Video
Prepis
Sme väzňami na Zemi
vesmír sa nám vysmieva tým že nám ukazuje všetky miesta ktoré nemôžeme nikdy navštívíť
Avšak pokiaľ náš druh má mať dlhodobú budúcnosť
musíme nášmu väzeniu uniknúť
Ale v prvom rade, čo nás tu vlastne drží?
Ukázalo sa že vesmíru dlžíme,
dlh ktorý 4,5 miliardy rokov starý
stručnepovedané - v kocke -
- väzenie vytvorené z energie -
všetko s hmotnosťou vo vesmíre priťahuje ostatné veci s hmotnosťou
tento fenomén nazývame gravitácia
čím bližšie ste ku kuse hmoty
tým vätšia je príťažlivosť, tým viac ste vťahovaný
tento efekt nás drží v pasci, na Zemi
môžeme si to predstaviť ako že sme väzni v gravitačnom väzení, alebo v gravitačnej studni
nie je to skutočná studňa, ale jednoduchý koncept ktorý nám pomáha pochopiť ako to funguje
Byť v gravitačnom väzení znamená, že dlžíte gravitácii energiu.
Ale ako môžete dlžiť energiu?
Pretože v našom vesmíre veci nechcú meniť svoju rýchlosť alebo smer
Aby ste ich presvedčili aby sa pohli, musíte utratiť energiu
Pred miliardami rokov gravitačná energia trilión triliónov častíc prachu,
ktoré obiehali naše Slnko, ich stiahla k sebe až nakoniec vytvorili planétu
Tento proces spotreboval energiu, a vytvoril gravitačnú studňu, ktorej sme teraz súčasťou
čím hlbšie s garvitačnej studni ste, tým viac energie dlžíte gravitácii
pokial nenájdete spôsob ako získať dostatok energie, tak nemôžte odísť
A nezáleži čo pre to robíte
Pretože vaše atómy boli kedysi súčasťou prachu na ktorý vesmír utratil energiu aby sa dostal na toto miesto
OK , hmmm
Tak si to všetko znova zhrňme
Objekty vo vesmíre sa neradi hýbu
Musíte ich k tomu presvedčiť pomocou energie
Gravitácia použila energiu aby presvedčila častice ktoré tvoria našu planétu aby sa presunuli bližšie k sebe
pri tomto procese bolo vytvorené gravitačné väzenie
a tým nás uväznilo v pasci
aby sme tomu unikli musíme zaplatiť energiou
OK, ako to robíme?
- Útek s gravitačného väzenia -
Aby sme unikli do vesmíru musíme prejsť cez komplikovaný proces výmeny energie
Pre tento účel sme vytvorili “zariadenie splácajúce negatívnu potenciálnu energiu”
známe skorej podla ich nudného mena - rakety
rakety fungujú za pomoci tých najenergetickejších, ľudstvu známich, chemických reakcii
ktoré v podstate kontrolovane vybuchujú palivo
toto konvertuje chemickú energiu na kinetickú
výfuk reakcie je namierený von, a tlačí raketu od Zeme
tým že míňame energiu, zvyšujeme gravitačnú potenciálnu energiu
čo je komplikovaný spôsob ako povedať že splácame svoj dlh gravitácii
avšak je to vlastne omnoho koplikovanejšie
keď spaľujete palivo aby si sa dostal na orbitu
stratíte veľké množstvo energie pre teplo, výfuk a atmosferické trenie
takže vlastne potrebujete omnoho viac
keďže nemôžete len nahromadiť veľkú kopu víbušnin blízko svojho nákladu, a odpáliť ich
potrebujete kontrolované spaľovanie
čo je komplikované, a robí vašu raketu veľmi tažkou
čo znamená že ma viacej hmoty
čím viacej hmoty niečo má
tým viac energie potrebujete aby ste ju presvedčili aby sa pohla
takže potrebujete viacej paliva aby ste zdvihli svoju raketu
avšak ak potrebujete viacej paliva
to znamená že potrebujete viacej rakety aby odniesla toto palivo
avšak toto robý vašu raketu ťažšiou
tým pádom požaduje viacej paliva
čo požaduje väčšiu raketu aby toto nové palivu uniesla
a tak ďalek
na konci tohoto šialenstva potrebujete približne 100 krát hmotnosť nákladu aby ste odštartovali
napríklad ARIANE 6 - európska raketa
bude vážiť 800 ton a mala by odniesť 10 ton na prechodnú geostacionárnu dráhu
alebo 20 ton na strednú obežnú dráhu
ale raketa môže vytvoriť len určitý ťah
takže existuje maximálna hmotnosť po ktorej už jednoducho nevzlietne
pokiaľ pridáte príliš veľa hmotnosti, neodlepí sa od zeme
takže nemôžte lep stavať väčšie a väčšie nádrže
toto je tyrania raketových rovníc, a znamená to že lety do vesmíru nikdy nebudú jednoduché
ale počkajte ono sa to ešte zhoršuje!
dostať sa do vesmíru stále nieje dosť dobré,
stále ste len v gravitačnom vezení okraju vesmíru a zhavarujete späť na Zem
Zostať vo vesmíre je omnoho ťahšie než sa tam dostať
aby ste sa dostali na stabilnú pozíciu kde môžete na čas zotrvať
raketa musí dosiahnuť nízku obežnú dráhu
aby ste to mohli urobiť potrebujete veľa kinetickej energie
čo znamena ísť extrémne rýchlo
vo výške približne 100 km
je to 8 km za sekundu
28 000 km za hodinu
dosť rýchlo na to aby ste obišli Zem za 90 minút
tu môžeme použiť trik
namiesto toho aby sme mierili rovno hore, môžeme ísť dostrany
Zem je guľa
takže pokiaľ idete do strany dosť rýchlo
aj keď padáte k Zemi, zem na bude zakrivovať pod vami
takže pokým ste nad atmosférou, cca 100 km
budete môcť tam hore zostať, na orbite
toto robí ISS (medzinárodná vesmírna stanica)
padá okolo Zeme, míňajúc z času na čas energiu aby zostala dosť rýchla
pokiaľ sa pozreme na orbity v mierke
tak uvidíme že nízka obežná dráha je až k smiechu blízko Zeme
aby sme mohli vypustiť napr. satelity,
ktoré majú odšartovať k iným planétam
musíme prejsť cez ďalšie kolo splácania energetického dlhu
dostať sa na orbitu je pre nás momentálne najťahšou časťou vesmírneho života
napríklad pokiaľ chceme poslať raketu na Mars
polovica energie je nutná len na to aby sme sa dostali na orbitu
a druhá polovica na 55 miliónov kilometrov na Mars
preto aby sme boli tak efektívny ako sa len dá
rakety niesu stavané v jednom obrovskom kuse
namiesto toho používame viac stupňové rakety
nepotrebujete viesť prázdnu nádrž
takže ju raketa odhodí
dnešné rakety odhadzujú svoje urýchlovacie bloky a centrálne stupne postupne ako stúpajú
každý nasledujúci stupeň je pritom plne samostatná raketa,
kompletná so svojim motorom a palivom
OK, takže toto je dôvod prečo dostať sa do vesmíru je tak tažké
pokiaľ sa vám zdá že toto je veľmi komplikované
nemajte strach, je to doslova raketová veda
toto video bolo vyrobene s čiastočne sponzorovaním od airbus safran launchers a ariane space
ktorý pripravujú novú raketu ariane 6 k štartu v roku 2020
tu môžete zistiť o rakete viacej
a ako vždy, pokiaľ sa vám páči čo robíme zvážte nás podporiť na patreon.com
pokiaľ máte hlad po viacej vesmírnych videách tu je pre vás playlist