Escape Velocity (Svenska)
i början av 2018 gjorde Elon Musk rubriker genom att lansera sin Tesla Roadster i rymden och spelade David Bowies ”Starman” på repeat som det gjorde sin långsamma resa genom rymden. Det var ett roligt PR-trick. Men hur Roadster kom till rymden är en ännu kallare historia.
Roadster liftade en åktur på den nyaste SpaceX raketen, Falcon Heavy, eftersom det gjorde sin jungfruresa till rymden. Vid tidpunkten för lanseringen var Falcon Heavy den mest kraftfulla operativa raketen i världen (men inte i historien).
visste du det?,
Falcon Heavy väger nästan 1,5 miljoner kilo!
Hur startar du något i rymden?
Du kanske undrar hur svårt det är att starta något så stort. Hur snabbt måste det gå?, Överraskande, att få något i djupt utrymme (bortom jordens omloppsbana) från jordens yta—Falcon Heavy, en Roadster eller till och med en baseball—kräver samma lanseringshastighet. Denna hastighet kallas flykthastighet, eftersom det bara är tillräckligt med fart för att undkomma jordens gravitationskraft.
men varför är flykthastigheten densamma, oavsett objektets massa? Anledningen är att massa och flykthastighet inte är relaterade. Säg till exempel att du ville köra 100 km på en timme. Det spelar ingen roll om du körde en liten bil eller en stor lastbil., Du skulle fortfarande behöva köra med en hastighet av 100 km / t för att nå detta mål.
Så vad exakt är flykthastigheten från jordens yta? Det är en jättestor 11,2 km / s (kilometer per sekund). Det är mer än 40 000 km / h. med den hastigheten kan du resa från Nordpolen till Sydpolen på cirka 21 minuter!
varning för missuppfattning
att gå in i rymden vs Escape Velocity
de flesta satelliter och rymdfarkoster som skickas ut i rymden når inte escape velocity!, Rymden anses vanligtvis börja på en höjd av 100 km (Detta är känt som Kármán-linjen). Om en raket går tillräckligt snabbt och tillräckligt högt för att komma in i rymden men inte når flykthastigheten, kommer den att gå in i omloppsbana runt jorden. Den internationella rymdstationen och många satelliter omloppsbana jorden.
Hur beräknar du flykthastigheten?
flykthastigheten beror på ett antal faktorer. Låt oss ta ett steg tillbaka ett ögonblick., Forskare har bestämt att flykthastigheten för något stort objekt (som en planet eller stjärna) kan beräknas från följande ekvation:
ve = √(2GM/r)
m i ekvationen representerar planetens massa., Planeter med mer massa är svårare att fly än planeter med mindre massa. Detta beror på att ju mer massa en planet har desto starkare är dess tyngdkraft. Till exempel, när du tittar på bilder av astronauter som hoppar på månen, ser det enkelt ut. Detta beror på att månens massa (och därmed dess gravitation) är mycket mindre än jordens.
visste du?
från och med 2019 har endast 24 människor någonsin nått flykthastighet. De var besättningar av Apollo uppdrag som flög till månen mellan 1968 och 1972.,
r i ekvationen representerar radie, vilket är avståndet mellan planetens centrum och objektet som försöker fly. Med andra ord är radie avståndet mellan planetens centrum och dess yta. När ett objekt rör sig bort från planeten kommer planetens gravitationskraft att ha mindre inflytande på den. Om objektet rör sig tillräckligt långt bort känns det nästan ingen attraktion. När detta händer kommer flykthastigheten i princip att vara noll!
slutligen är G i ekvationen en konstant., Specifikt är det Newtons universella gravitationskonstant. För tillfället behöver du bara veta att vi behöver den här konstanten för att få ekvationen att fungera. G är ungefär lika med 6,67 × 10-11 metres3 / (kg) (Andra)2.
nu, låt oss koppla in några nummer för att bestämma flykthastigheten från jordens yta. För M använder vi jordens massa, vilket är ungefär 5,97 × 1024 kg.
För r, eftersom vi beräknar flykthastigheten från jordens yta, kan vi använda jordens radie, vilket är ungefär 6,37 × 106 m.,
vi kan nu beräkna flykthastigheten för jorden:
Infographic – textversion
Escape velocity motsvarar kvadratroten av 2GM över r som motsvarar kvadratroten av 2 gånger 6,67 gånger tio till minus elva gånger 5,97 gånger tio till tjugofjärde över 6 378 000, vilket motsvarar cirka 11,2 kilometer per sekund.,
Du kan beräkna flykthastigheten från vilken kropp som helst i rymden så länge du känner till dess radie och dess massa. Till exempel, med hjälp av ovanstående ekvation, kan vi beräkna månens flykthastighet. Från ekvatorn har månen en radie på 1 738 km. Den har också en beräknad massa på 7,342 × 1022 kg. Detta innebär att månens flykthastighet är 2,38 km / s. det är mycket mindre än 11,2 km/s det tar att komma bort från jorden. I framtiden kommer kanske raketer att byggas på och ta av från månen snarare än från jorden!,
Infographic – Text Version
flykthastigheten för Mars är 4,25 km.s. jordens flykthastighet är 11.19 km/s. Venus flykthastighet är 10,36 km/s. Mars flykthastighet är 5,03 km/s. Saturnus flykthastighet är 36,09 km/s. Uranus flykthastighet är 21,38 km / s. Neptunens flykthastighet är 23,56 km / s. Jupiters flykthastighet är 60,20 km / s.,
Vi har tagit en första glimt av rocket science som behövs för att få Falcon Heavy (och en Roadster som spelar David Bowie) i rymden. Allt vi behöver göra är att accelerera raketen till 11,2 km / s och peka uppåt. Som forskare och ingenjörer på SpaceX vet väl, acceleration och pekar raketerna är den svåra delen!
visste du det?
från och med 2019 var den mest kraftfulla raketen som någonsin gjorts NASA: s Saturn V. Det var raketen som användes för att få astronauter till månen på 1960-och 1970-talet.