NASA jak maszynownia „Enterprise”
Większość pracowników NASA - amerykańskiej agencji zajmującej się badaniem kosmosu - w dzieciństwie oglądała kultowy do dziś serial science-fiction z lat sześćdziesiątych: Star Trek. Bez skrępowania przyznają się do fascynacji tym pionierskim obrazem, wielu właśnie dzięki niemu zdecydowało się poświęcić swoje życie astronautyce. I nic dziwnego w takim razie, że widzą tak wiele podobieństw swojej pracy do filmowej „misji odkrywania nowych, obcych światów".
Standardowa orbita, panie Sulu - to jedna z najczęściej słyszanych komend kapitana Jamesa T. Kirka. Łatwość, z jaką statek „Enterprise" zmienia orbity i podróżuje od jednej planety do drugiej w prawdziwej kosmonautyce nie jest możliwa. Czy też raczej: nie była możliwa aż do teraz. Napęd odrzutowy ma to do siebie, że zużywa gigantyczne ilości paliwa. Lot w kosmosie to zatem kilka minut pełnego ciągu, a potem dni, miesiące, czy lata lotu rozpędem. Nigdy dotąd żaden pojazd kosmiczny nie orbitował wokół choćby dwóch ciał kosmicznych - ilość paliwa konieczna do takich manewrów byłaby tak duża, że obciążona nim rakieta w ogóle nie oderwałaby się od Ziemi.
Przełom nastąpił wraz z wynalezieniem napędu jonowego. Takim właśnie napędem dysponuje podróżująca właśnie przez Układ Słoneczny sonda Dawn (ang. „Świt"). Olbrzymie, bo mierzące 65 stóp baterie słoneczne generują prąd, który jonizuje paliwo - ksenon, gaz szlachetny. Nie jest to bolid wyścigowy - jak żartują inżynierowie NASA - do setki rozpędza się całe cztery dni. Ale w odróżnieniu od konwencjonalnych napędów odrzutowych, silnik jonowy nie wymaga wielkiego statku i olbrzymich zbiorników paliwa. Jest oszczędny - przez te cztery dni zużyje jedynie jeden kilogram ksenonu - i może działać przez cały czas. Sonda rozpędza się powoli, ale bezustannie, dzięki czemu może osiągać wielkie prędkości. I może manewrować.
„By odkrywać nowe, nieznane światy"
Silnik sondy Dawn może działać bez przerwy przez pięć i pół roku - zachwycają się inżynierowie. - Przykładowe wejście na orbitę Marsa dla tradycyjnej sondy oznacza zużycie 300 kilogramów paliwa. Dla silnika jonowego zainstalowanego w Dawnie: tylko 30 kilogramów. Co ciekawe, napęd jonowy po raz pierwszy pojawił się... tak, w serialu Star Trek. I jak filmowe okręty przyszłości, Dawn może manewrować i podróżować od jednej planety do drugiej. Pięć i pół roku działania silnika oznacza możliwość działania i manewrowania nawet przez kilkadziesiąt lat. Nie wiadomo, czy to przypadek, ale sterownia, skąd kieruje się lotem sondy bardzo przypomina... maszynownię „Enterprise". Czujemy się tu jak Scotty - półżartobliwie mówią członkowie projektu.
Sentymenty i zabawne skojarzenia to jedno, a poważna praca to drugie. Dawn wykonuje poważną misję: zbadania dwóch planetoid: Ceres i Westę. To największe planetoidy w naszym Systemie Słonecznym, Ceres jest już tak naprawdę, podobnie jak Pluton, planetą karłowatą, a Westa niewiele jej ustępuje. Podczas gdy Westa jest ciałem skalistym, Ceres przypomina lodowe ciała istniejące bliżej krańców naszego Układu, naukowcy spodziewają się, że pod lodową pokrywą może nawet znajdować się ocean płynnej wody. Taka skomplikowana misja nie byłaby możliwa przy użyciu tradycyjnych napędów. Dzięki silnikowi jonowemu Dawn naprawdę odkrywa „nowe, nieznane światy".
Dane zgromadzone przez sondę Dawn pozwolą być może zrozumieć, czemu te dwa ciała niebieskie są tak odmienne od typowych planetoid. To przełomowa misja, nie tylko dla Laboratorium Napędów Odrzutowych, czy NASA - mówią uczestnicy projektu - ale dla całej ludzkości. To, odwołując się do ich ulubionego serialu, naprawdę „fascynujące".
Komentarze (14)
waldi888231200, 8 maja 2010, 00:15
Tyle to ja potrzebuję do Zakopanego i z powrotem.
Bardziej imponująco wygląda sterownia elektrowni węglowej w Skawinie.
mikroos, 8 maja 2010, 09:08
Na rozpędzenie się do 100 km/h? Nie jestem ekspertem, ale kilogram paliwa na rozpędzenie się do 100 km/h przy praktycznie zerowych oporach to mało imponujący wyczyn. Na pewno czym innym jest oszczędność związana z manewrowaniem, ale argumentu użyto IMHO dość kiepskiego.
thikim, 8 maja 2010, 11:20
Kiepsko wytłumaczone.
Masa sondy ok 1000 kg
Ciąg maksymalny ok 0,09 zaokrąglam do 0,1 N
Przyspieszenie maksymalne 0,1/1000= 0,0001 m/s2
Prędkość maksymalna po 1 godz = 3600 * 0,0001=0,36 m/s
po 1 dobie = 24*0,36= 8,64 m/s = 31 km/h
po 4 dobach = 31*4= 120 km/h
Ja zaokrągliłem ciąg do 0,1 ale był mniejszy zatem wychodzi rzeczywiście po 4 dobach ok 100 km/h.
Ale policzmy jeszcze drogę
s=0,0001 * ((24 *4 *3600)do 2)/2=5 971 968 = ok. 6 000 km
I tu jest sedno. Jaki samochód przejedzie na 1 kg paliwa 6 000 km.
A dalej zyski będą jeszcze większe, ponieważ sonda nie zużywa paliwa proporcjonalnie do drogi ale proporcjonalnie do prędkości, zatem proporcjonalnie do pierwiastka kwadratowego drogi. Czyli im więcej km tym mniej kg paliwa na km wychodzi.
Jurgi, 8 maja 2010, 17:00
Oryginalny tekst z NASA nie zawiera jednostek. Nie sądzę, żeby to były km/h, prędkość sond raczej podaje się w m/s, więc prędzej to bym obstawiał.
thikim, zlituj się, to artykuł popularyzatorski, a nie podręcznik dynamiki, czy katalog parametrów technicznych sprzętu. :D)
thikim, 8 maja 2010, 17:46
Po pierwsze nikt nie będzie podawał prędkości sond w m/s z prostego powodu.
Sonda Voyager 1 prędkość ok. 16 000 000 m/s.
Po drugie wyliczyłem czemu jest 100 km /h i może to być co najwyżej 100 mil/h, ale 100 km/h pasuje lepiej.
Po trzecie bez matematyki to można snuć 500 teorii z których 450 nie spełnia najprostszych reguł matematycznych w rodzaju 2+2. Czy idąc do sklepu też uważasz matematykę za nic nie znaczącą hipotezę?
Po czwarte, na litość boską, to tylko prawa dynamiki Newtona. Wiem,że trochę się zmieniło przez te parenaście lat ale chyba nadal uczą tego w podstawówce.
Po piąte - w tym artykule chciano podkreślić jak wolno sonda się rozpędza, dlatego podano prędkości w km/h. W innych wypadkach nie ma to sensu ponieważ jak napisałem wyżej prędkości sond liczymy w km/s.
waldi888231200, 8 maja 2010, 17:51
Dobre, wyszło tak w podbródek przeglądnij kilka książek do fizyki z 1928r do 1939r a przeżyjesz podobny nokaut na sobie.
mikroos, 8 maja 2010, 23:09
A jaki samochód porusza się w warunkach niemal zerowej grawitacji i niemal zerowych oporów?
waldi888231200, 8 maja 2010, 23:24
Zerowa grawitacja?? to co trzyma galaktykę w kupie?? co każe planetom obiegać słońce??
Wolne miejsce?? dopasowanie elektrostatyczne?? suma wektorów magnetycznych?? fala de... ??
mikroos, 8 maja 2010, 23:25
NIEMAL zerowa.
thikim, 9 maja 2010, 12:15
Ależ możesz wysłać samochód w przestrzeń kosmiczną. Bezcelowe ale przynajmniej zobaczysz ile przejedzie na 1 litrze paliwa. Na pewno nie 6000 km, może z 1 km to przejedzie. Tak samo na Ziemi, tak samo inne rodzaj sond. Zużywają więcej paliwa żeby przelecieć mniej.
Ostatecznie paliwo jest potrzebne do korygowania ruchu aby się załapać na "katapultę" grawitacyjną.
mikroos, 9 maja 2010, 13:13
I właśnie o tym mówię - bez sensu jest takie porównywanie, a jego wynik wcale nie jest porażająco dobry.
inhet, 9 maja 2010, 20:09
Dyskusja o paliwie jest w przypadku sond o napędzie jonowym sporym nieporozumieniem, bo przecież żadnego paliwa one nie używają. Ksenon jest jedynie nośnikiem energii, nie jej źródłem - bo tej w całości dostarcza Słońce.
wilk, 9 maja 2010, 20:37
Ale bez ksenonu daleko nie poleci. Poza tym czy energia jest czerpana z baterii słonecznych, ogniw chemicznych czy też z reakcji jądrowych nie robi różnicy.
inhet, 10 maja 2010, 05:58
Różnicę robi umiejscowienie źródła energii.