Escape Velocity (Magyar)
2018 elején Elon Musk címsorokat készített azzal, hogy elindította Tesla Roadsterét az űrbe, David Bowie “Starman” – ját ismételve, mivel lassú utat tett meg az űrben. Ez egy szórakoztató reklámfogás volt. De hogy a Roadster eljutott az űrbe, még hűvösebb történet.
a Roadster felszállt a legújabb SpaceX rakétára, a Falcon Heavy-re, miközben az űrbe utazott. A bevezetés idején a Falcon Heavy volt a világ legerősebb operatív rakétája (bár nem a történelemben).
tudta?,
a Falcon Heavy súlya közel 1, 5 millió kilogramm!
hogyan indít valamit az űrbe?
lehet, hogy kíváncsi, milyen nehéz elindítani valamit, ami nagy. Milyen gyorsan kell mennie?, Meglepő módon a Föld felszínéről (a Föld pályáján túl)—a Falcon Heavy, a Roadster, vagy akár a baseball—bármit bejuttatni a mély űrbe-ugyanolyan indítási sebességet igényel. Ezt a sebességet menekülési sebességnek nevezik, mivel ez csak annyi sebesség, hogy elkerülje a Föld gravitációs vonzását.
de miért azonos a menekülési sebesség, függetlenül az objektum tömegétől? Ennek oka, hogy a tömeg és a menekülési sebesség nem függ össze. Tegyük fel például, hogy egy óra alatt 100 km-t akart vezetni. Nem számít, ha egy apró autót vagy egy nagy szállító teherautót vezet., Még mindig 100 km/h sebességgel kell vezetnie, hogy elérje ezt a célt.
tehát pontosan mi a menekülési sebesség a Föld felszínéről? Ez egy óriási 11,2 km/s (kilométer / másodperc). Ez több mint 40 000 km/h. ilyen sebességgel körülbelül 21 perc alatt utazhat az Északi-sarkról a Déli-sarkra!
az űrbe küldött műholdak és űrhajók többsége nem éri el a menekülési sebességet!, A tér általában 100 km-es tengerszint feletti magasságban kezdődik (ezt Kármán vonalnak nevezik). Ha egy rakéta elég gyors és elég magas ahhoz, hogy belépjen az űrbe, de nem éri el a menekülési sebességet, akkor pályára lép a Föld körül. A Nemzetközi Űrállomás és számos műhold kering a Föld körül.
hogyan lehet kiszámítani a menekülési sebességet?
a menekülési sebesség számos tényezőtől függ. Lépjünk vissza egy pillanatra., A tudósok megállapították, hogy a szökési sebességet bármilyen nagy méretű tárgyat (például egy bolygó vagy csillag) kiszámítása a következő egyenlettel:
ve = √(2GM/r)
az egyenletben szereplő M a bolygó tömegét jelöli., A nagyobb tömegű bolygók nehezebb menekülni, mint a kevesebb tömegű bolygók. Ennek oka az, hogy minél nagyobb tömegű a bolygó, annál erősebb a gravitációs ereje. Például, amikor megnézed a Holdon ugráló űrhajósok felvételeit, könnyűnek tűnik. Ennek oka az, hogy a Hold tömege (tehát gravitációja) sokkal kisebb, mint a Földé.
tudtad?
2019-től csak 24 ember érte el a menekülési sebességet. Ők voltak az Apollo küldetések legénysége, amelyek 1968 és 1972 között repültek a Holdra.,
az egyenletben szereplő r a sugarat jelöli, amely a bolygó közepe és a menekülni próbáló objektum közötti távolság. Más szóval, a sugár a bolygó középpontja és felszíne közötti távolság. Ahogy egy tárgy elmozdul a bolygóról, a bolygó gravitációs vonzása kevésbé lesz hatással rá. Ha az objektum elég messzire mozog, szinte semmilyen vonzerőt nem érez. Amikor ez megtörténik, a menekülési sebesség alapvetően nulla lesz!
végül a g az egyenletben állandó., Pontosabban, ez Newton univerzális gravitációs állandója. Jelenleg csak annyit kell tudnia, hogy szükségünk van erre az állandóra, hogy az egyenlet működjön. G megközelítőleg egyenlő 6,67 × 10-11 metres3/(kg)(második)2.
most csatlakoztassunk néhány számot, hogy meghatározzuk a menekülési sebességet a Föld felszínéről. M esetében a Föld tömegét használjuk, amely körülbelül 5,97 × 1024 kg.
r esetén, mivel kiszámítjuk a menekülési sebességet a Föld felszínéről, használhatjuk a Föld sugarát, amely körülbelül 6, 37 × 106 m.,
most kiszámolhatjuk a föld menekülési sebességét:
Infographic – Text Version
Escape velocity egyenlő a négyzetgyöke 2gm over r ami egyenlő a négyzetgyöke 2-szer 6,67-szer tíz a mínusz tizenegyszer 5,97-szer tíz a huszonnegyedik felett 6 378 000, ami egyenlő körülbelül 11,2 kilométer másodpercenként.,
a szökési sebességet az űr bármely testéből kiszámíthatja, amennyiben ismeri annak sugarát és tömegét. Például a fenti egyenlet segítségével kiszámolhatjuk a Hold menekülési sebességét. Az Egyenlítőtől a Hold sugara 1 738 km. Becsült tömege 7,342 × 1022 kg. Ez azt jelenti, hogy a Hold menekülési sebessége 2,38 km/s. ez sokkal kevesebb, mint a 11,2 km/s, amely a Földről való leszálláshoz szükséges. A jövőben talán rakéták épülnek majd a Holdról, és nem a földről szállnak le!,
Infographic – Text Version
A Mars menekülési sebessége 4,25 km.s. a Föld menekülési sebessége 11,19 km / s. a Vénusz menekülési sebessége 10,36 km / s. a Mars menekülési sebessége 5,03 km / s. a Szaturnusz menekülési sebessége 36,09 km / s. az Uránusz menekülési sebessége 21,38 km / s. a Neptunusz menekülési sebessége 23,56 km/s.a Jupiter menekülési sebessége 60,20 km/s.,
vettünk egy első pillantást a rakéta tudomány szükséges ahhoz, hogy a Falcon Heavy (és egy Roadster játszik David Bowie) az űrbe. Csak fel kell gyorsítanunk a rakétát 11,2 km/s-ra, és felfelé kell mutatnunk. Ahogy a SpaceX tudósai és mérnökei is jól tudják, a gyorsítás és a rakéták mutatása a nehéz rész!
tudta?
2019-től a valaha készült legerősebb rakéta a NASA Saturn V. Ez volt a rakéta, amelyet az űrhajósok a Holdra juttatására használtak az 1960-as és 1970-es években.