Na začátku roku 2018, Elon Musk dělal titulky po zahájení jeho Tesla Roadster do vesmíru, hraje David Bowie je „Starman“ na opakování, jako to dělal jeho pomalá cesta do vesmíru. Byl to zábavný reklamní kousek. Ale jak se Roadster dostal do vesmíru, je ještě chladnější příběh.
Roadster se svezl na nejnovější raketě SpaceX, Falcon Heavy, když podnikl svou první plavbu do vesmíru. V době svého startu byla Falcon Heavy nejsilnější operační raketou na světě (i když ne v historii).
věděli jste?,
Falcon Heavy váží téměř 1,5 milionu kilogramů!
Falcon Heavy spuštění k David Bowie-Starman (2018) by SpaceX (1:53 min.).
jak spustíte něco do vesmíru?
možná vás zajímá, jak těžké je spustit něco tak velkého. Jak rychle to musí jít?, Překvapivě, nic do hlubokého vesmíru (mimo Zemské oběžné dráze) od povrchu Země—Falcon Heavy, Roadster, nebo dokonce baseball—vyžaduje stejnou rychlost spuštění. Tato rychlost se nazývá úniková rychlost, protože je to jen dostatečná rychlost, aby unikla gravitačnímu tahu země.
ale proč je úniková rychlost stejná, bez ohledu na hmotnost objektu? Důvodem je, že hmotnost a rychlost úniku nesouvisí. Řekněme například, že jste chtěli jet 100 km za hodinu. Nezáleží na tom, jestli řídíte malé auto nebo velký dopravní vůz., K dosažení tohoto cíle byste stále museli jet rychlostí 100 km/h.
co přesně je úniková rychlost z povrchu Země? Je to neuvěřitelných 11,2 km/s (kilometry za sekundu). To je více než 40 000 km/h. V té rychlosti, můžete cestovat ze Severního Pólu na Jižní Pól, asi za 21 minut!
Misconception Alert
Chystáte se do vesmíru vs. Escape Velocity
většina satelitů a kosmických lodí odeslaných do vesmíru nedosahuje únikové rychlosti!, Prostor je obvykle považován za start v nadmořské výšce 100 km (to je známé jako linie Kármán). Pokud raketa půjde dostatečně rychle a dostatečně vysoko, aby vstoupila do vesmíru, ale nedosáhne únikové rychlosti, vstoupí na oběžnou dráhu kolem Země. Mezinárodní vesmírná stanice a mnoho satelitů obíhají Zemi.
Jak vypočítat rychlost úniku?
úniková rychlost závisí na řadě faktorů. Vraťme se na chvíli o krok zpět., Vědci zjistili, že úniková rychlost pro jakýkoliv velký objekt (jako jsou planety nebo hvězdy) může být vypočtena z následující rovnice:
M v rovnici představuje hmotnost planety., Planety s větší hmotností jsou těžší uniknout než planety s menší hmotností. Je to proto, že čím více hmoty má planeta, tím silnější je její gravitační síla. Například, když sledujete záběry astronautů skákajících na Měsíci, vypadá to bez námahy. Je to proto, že hmotnost měsíce (a tedy i jeho gravitace) je mnohem menší než hmotnost Země.
věděli jste?
od roku 2019 dosáhlo únikové rychlosti pouze 24 lidí. Byly to posádky misí Apollo, které letěly na Měsíc v letech 1968 až 1972.,
r v rovnici představuje poloměr, což je vzdálenost od středu planety a objekt, který se snaží uniknout. Jinými slovy, poloměr je vzdálenost mezi středem planety a jejím povrchem. Když se objekt vzdálí od planety, gravitační tah planety na něj bude mít menší vliv. Pokud se objekt pohybuje dostatečně daleko, necítí se téměř žádná přitažlivost. Když k tomu dojde, úniková rychlost bude v podstatě nulová!
nakonec je G v rovnici konstanta., Konkrétně jde o Newtonovu univerzální gravitační konstantu. V tuto chvíli vše, co potřebujete vědět, je, že potřebujeme tuto konstantu, aby rovnice fungovala. G se přibližně rovná 6,67 × 10-11 metrů3 / (kg) (druhý) 2.
nyní zapojme některá čísla, abychom určili rychlost úniku z povrchu Země. Pro M používáme hmotnost Země, která je přibližně 5,97 × 1024 kg.
Pro r, protože jsme výpočtu únikové rychlosti z povrchu Země, můžeme použít poloměr Země, což je přibližně 6.37 × 106 m.,
nyní můžeme vypočítat kosmická rychlost pro Zemi:
Infographic ukazuje, jak k výpočtu únikové rychlosti od Země.
Infografika – Text Verze
Úniková rychlost se rovná odmocnina ze 2GM nad r, který se rovná odmocnině z 2 krát 6,67 krát deset na mínus jedenáct krát 5.97 krát deset na dvacet čtvrtém více než 6 378 000 eur, což se rovná přibližně 11,2 kilometrů za sekundu.,
únikovou rychlost můžete vypočítat z jakéhokoli tělesa v prostoru, pokud znáte jeho poloměr a jeho hmotnost. Například pomocí výše uvedené rovnice můžeme vypočítat únikovou rychlost měsíce. Ze svého rovníku má Měsíc poloměr 1 738 km. Má také odhadovanou hmotnost 7,342 × 1022 kg. To znamená, že úniková rychlost měsíce je 2,38 km / s. To je mnohem méně než 11,2 km / s, které je zapotřebí, aby se dostal ze země. V budoucnu budou možná rakety postaveny a vzlétnou z Měsíce spíše než ze země!,
úniková rychlost Marsu je 4,25 km.s. Úniková rychlost ze Země je 11.19 km/s. Únikové rychlosti Venuše je 10.36 km/s. Úniková rychlost z Marsu je 5.03 km/s. Únikové rychlosti Saturn je 36.09 km/s. Únikové rychlosti Uran je 21.38 km/s. Únikové rychlosti Neptun je 23.56 km/s. Únikové rychlosti Jupiter je 60.20 km/s.,
vzali Jsme první pohled na rocket science potřeboval dostat Falcon Heavy (a Roadster hraje David Bowie) do vesmíru. Jediné, co musíme udělat, je urychlit raketu na 11,2 km/s a nasměrovat ji nahoru. Jak vědci a inženýři společnosti SpaceX dobře vědí, zrychlení a nasměrování raket je tvrdá část!
věděli jste?
od roku 2019, nejsilnější raketa někdy dělal, byl NASA Saturn V. To byla raketa používá k získání astronautů na Měsíc v roce 1960 a 1970.
