Video

Transkription

Vi är fångar här på jorden. Universum retar oss genom att visa oss alla platser vi aldrig någonsin kommer kunna besöka.

Men, om vår art vill ha en långsiktig framtid, måste vi fly från vårt fängelse.

Men vad är det som håller oss kvar här i första början?

Det visar sig att vi har en skuld till universum som är 4,5 miljard år gammal.

intro

Allt som har massa i universum drar till sig allt annat med massa.

detta fenomen kallar vi tyngdkraft.

ju närmre du befinner dig till en stor bit massa, desto större är dragningskraften, eller desto mer dras du

in.

Denna effekt håller oss fångna på jorden.

Vi kan föreställa oss detta som att vara fångar i ett tyngdkraftsfängelse, eller en gravitationsbrunn.

Det är ingen bokstavlig brunn, utan ett ganska smidigt begrepp för att förstå hur detta fungerar.

Att befinna sig i ett tyngdkraftsfängelse betyder att du är skyldig tyngdkraften energi.

Men hur kan man vara skyldig energi?

Jo, för att i vårt universum vill inte saker ändra fart eller riktning.

För att övertala dem att flytta på sig, måste vi spendera energi.

För miljarder år sedan förde tyngdkraften hos miljarders miljarder dammpartiklar

i omloppsbana runt vår sol samman dem tills de formade en planet

Denna process krävde energi och skapade den tyngdkraftsbrunn vi nu är en del av.

Ju djupare du är i en tyngdkraftsbrunn, desto mer energi är du skyldig.

Om du inte hittar ett sätt att skaffa tillräckligt med energi, kan du inte ta dig ut, hur du än gör.

Eftersom våra atomer en gång var en del av dammet som universum använde energi på att få hit.

Okej. Hmmm… låt oss sammanfatta allt det där igen.

Föremål i universum gillar inte att röra på sig. Du måste övertala dem med energi.

Tyngdkraften använde energi för att övertala delarna av vår planet att föra sig samman.

Detta skapade ett tyngdkraftsfängelse i samma veva, som håller oss fångna.

Så får att fly måste vi betala tillbaka med energi.

Okej. Hur gör vi det?

För att ta oss ut i rymden måste vi gå igenom en komplicerad process av energiutbyte.

För detta ändamål bygger vi negativ potentiell energiåterbetalningsmaskin.

Kända med det tråkigare namnet “raketer”

Raketer fungerar genom att använda de mest energirika kemiska reaktioner människan känner till

för att helt enkelt spränga bränsle på ett kontrollerat sätt.

Detta omvandlar kemisk energi till kinetisk.

reaktionens avgas riktas utåt,

och skickar raketen iväg från Jorden.

Denom att använda massor med energi ökar vi vår potentiella tyngdkraftsenergi.

Vilket är ett invecklat sätt att säga att vi betalar tillbaka vår energiskuld till tyngdkraften.

Men det är faktiskt mycket svårare än det.

När man bränner bränsle för att ta sig i omloppsbana förlorar man mycket energi till hetta, avgas och atmosfäriskt motstånd,

så du behöver mycket mer.

Och man kan inte bara slänga en massa radioaktivt, jätteexplosivt, farligt bränsle i en hög bredvid

lasten och tända på.

Man behöver en kontrollerad förbränning, vilket är komplicerat och gör din raket riktigt tung.

vilket betyder mer massa.

Ju mer massa något har, desto mer energi krävs för att överala det att röra på sig,

så du behöver mer bränsle för att lyfta raketen.

Men, om du behöver mer bränsle, betyder det att du behöver mera raket som kan bära bränslet!

Men det gör raketen tyngre, vilket kräver mer bränsle, vilket kräver mer raket som kan bära det

nya bränslet, och så vidare.

I slutet av galenskapen, behöver man närmre hundra gånger nyttolastens vikt för att lyfta.

Ariane 6 till exempel (den europeiska raketen) kommer väga 800 ton och borde kunna

frakta 10 ton upp i geostationär omloppsbana eller, 20 ton upp i medium omloppsbana.

Men en raket kan bara ge en begränsad mängd drivkraft, så det finns en maxvikt, efter vilken

Det helt enkelt inte går att lyfta.

Lägger man till för mycket vikt, lyfter den inte. Så man kan inte bara bygga större och större bränsletankar.

Detta är raketekvationens tyrranni, och betyder att rymdresor aldrig kommer bli enkla.

Men vänta, det blir värre.

Att ta sig ut i rymden är fortfarande inte bra nog. du befinner dig fortfarande inuti tyngdkraftsfängelset i kanten av rymden

och kommer störta tillbaka till Jorden.

Att stanna kvar i rymden är mycket svårare än att ta sig dit.

För att komma in i en stabil position där den kan stanna ett tag måste raketen nå låg omloppsbana kring jorden.

för att göra detta krävs massor av rörelseenergi, vilket betyder att man måste åka extremt snabbt

på en höjd av 100km, detta är 8 km/s

28 000 km/h är snabbt nog att resa runt jorden på 90 minuter.

Här kan vi använda ett trick.

Istället för att flyga rakt upp, kan vi åka sidlänges.

Jorden är en sfär.

Så även om vi åker sidlänges snabbt nog (även om du faller mot Jorden) kommer kommer marken att krökas bort

under dig.

Så så länge du befinner dig över atmosfären, (ungefär 100 km upp), kan du stanna kvar i omloppsbana där.

Detta är vad ISS gör (faller runt Jorden, och använder energi då och då för att hålla uppe

hastigheten).

Tittar vi på omloppsbanor i skala, ser vi att nära omloppsbana kring jorden är skrattretande nära Jorden.

För att skicka till exempel satelliter ut till andra planeter, krävs ytterligare en omgång energiåterbetalning.

Att komma upp i omloppsbana är i nuläget den svåraste delen av rymdfärden för oss.

Så till exempel: om vi vill skicka en raket till Mars, krävs hälften av energin enbart för att ta oss i omloppsbana.

och andra hälften för att ta sig den 55 miljon km långa resan till Mars.

Därför, för att kunna vara så effektiva som möjligt byggs rakter inte i ett enda stort stycke.

Istället använder vi flerstegsraketer. vi behöver inte bära på en tom bränsletank, så raketer släpper dem.

Raketer idag släpper sina drivraketer och huvudsteg när de stiger, där varje successiva steg är sin egen

fullt utrustade raket, komplett med egen motor och bränsle.

Okej. Så detta är anledningen till att ta sig upp i rymden är svårt.

Om du tycker att allt det här verkar riktigt komplicerat, så ingen fara. Det är bokstavligen raketvetenskap!

Den här videon gjordes möjlig delvis genom sponsring av Airbus Safran Launchers

och Arianespace

som skall skjuta upp sin rymdraket 2020.

Du kan lära dig mer om raketen här.

Och som alltid, om du gillar vad vi gör, så snälla stöd oss på Patreon.com

Det hjälper oss jättemycket.

Om du känner för mer rymdgrejer nu: här är en spellista åt dig.