Ne gjithmonë presim me padurim misionet e drejtuara në hapësirë, por sot do të flasim përse kthimi i ekuipazheve në Tokë është ende një sfidë e madhe.
Hapësira ka tërhequr gjithmonë njerëzit, ishte diçka misterioze, e paeksploruar. Agimet, planetët e largët na bëjnë thirrje, na inkurajojnë të hulumtojmë, eksperimentojmë dhe fluturimet ndërplanetare. Vlen të thuhet se kohët e fundit fluturimet hapësinore, megjithëse ende nuk udhëtojmë në klasin e parë, duket se janë të zotëruara në një vëllim bazë. Misioni Artemis 1 në Hënë tashmë ishte menduar të fluturonte, por për shkak të kushteve të motit, nisja u shty deri më 2 shtator. Dhe ndërkohë që presim me ankth nisjen, duhet të kuptojmë se kthimi do të jetë gjithashtu një moment kritik, pavarësisht se është një mision pa pilot.
Misionet hapësinore mund të ndahen në dy klasa. Ato në të cilat anija kozmike do të kthehet një ditë në Tokë janë kryesisht misione me njerëz dhe ato që marrin një biletë me një drejtim. Këtu mund të përmendim edhe misionet e ardhshme me pilot, për shembull, në Mars nga Elon Musk, të cilat nuk do të kthehen domosdoshmërisht në Tokë. Por në realitet, një avion i tillë gjithashtu duhet të ulet diku. Rezulton se faza e uljes është pjesa më e vështirë e misioneve të tilla. Sot do të përpiqemi ta kuptojmë.
Lexoni gjithashtu:
- 100 vjet fizikë kuantike: nga teoritë e viteve 1920 te kompjuterët
- 5 misionet e ardhshme hapësinore për të menduar
Siguria e ekuipazhit dhe pajisjeve
Që kur njeriu fluturoi për herë të parë në hapësirë, ne jemi shqetësuar për shëndetin e tij dhe suksesin e përgjithshëm të fluturimit. Në rastin e fluturimeve me njerëz, çdo moment mund të jetë kritik. Siguria e ekuipazhit dhe pajisjeve në bord, nëse është një mision pa pilot, ka qenë gjithmonë një prioritet. Inxhinierët dhe drejtuesit e misioneve të tilla, si dhe vetë kozmonautët apo astronautët, i kuptuan të gjitha rreziqet e fluturimeve të tilla. Jo të gjitha këto misione rezultuan të suksesshme, veçanërisht ato të parat, por ishte e rëndësishme të nxirren përfundime, të korrigjohen gabimet dhe të mos përsëriten ato në të ardhmen.
Për shembull, gjatë misionit të parë të anijes Apollo, gjithçka përfundoi tragjikisht në fazën e testeve para nisjes. Në misionin e famshëm Apollo 13, gjatë fluturimit ndodhi një aksident, si pasojë e të cilit ulja në sipërfaqen e hënës u bë e pamundur. Është mirë që ishte e mundur të shpëtohej ekuipazhi dhe të sillte me sukses anijen 7,5 km larg nga aeroplanmbajtësja Iwo Jima. U bënë përfundime dhe anija e misionit tjetër u dërgua në hapësirë vetëm 5 muaj më vonë. Edhe misioni më i suksesshëm Apollo 11 ishte plot me momente të tensionuara gjatë uljes së astronautëve në sipërfaqen e Hënës dhe ngritjes dhe kthimit pasues në Tokë. Edhe anija kozmike Soyuz sovjetike pësoi shumë aksidente. Kjo, për fat të keq, ishte dhe është norma në industrinë hapësinore.
Po, këto janë kryesisht situata beqare, të paparashikueshme. Megjithatë, në çdo mision hapësinor me njerëz që përfshin kthimin në Tokë, ka një moment që është gjithmonë mahnitës. Ju ndoshta i dini problemet e paparashikueshme që lindin kur zbarkoni automjete pa pilot në Mars, por në rastin e misioneve me pilot, jetët e njerëzve janë në rrezik. Të gjithë e kujtojmë katastrofën e vitit 2003 - gjatë uljes, anija "Columbia" thjesht u dogj në shtresat e dendura të atmosferës, i gjithë ekuipazhi prej shtatë personash vdiq tragjikisht.
Më poshtë është një fragment nga filmi "Apollo-13", i cili demonstron procesin e uljes së astronautëve në Tokë. Sigurisht, ky është një film që ka rregullat e veta, nuk pasqyron domosdoshmërisht saktë realitetin, por nuk është as shumë i ndryshëm nga ai.
Lexoni gjithashtu: Teleskopi Hapësinor James Webb: 10 objektiva për të vëzhguar
Pse është një problem i tillë kthimi i sigurt në Tokë nga hapësira?
Duket se graviteti duhet të ndihmojë këtu, kështu që nuk ka nevojë të luftojmë për të ngadalësuar raketën. Por shpejtësia e saj është dhjetëra mijëra kilometra në orë - kjo është shpejtësia e nevojshme që pajisja ose të shkojë në orbitë rreth Tokës (e ashtuquajtura shpejtësia e parë kozmike, d.m.th. 7,9 km/s), ose edhe të shkojë përtej saj ( shpejtësia e dytë kozmike, pra 11,2 km/s) dhe fluturoi, për shembull, në Hënë. Dhe është kjo shpejtësi e lartë që është problemi.
Pika kryesore kur ktheheni në Tokë ose kur zbarkoni në një planet tjetër është frenimi. Kjo është po aq e mundimshme sa përshpejtimi i anijes gjatë ngritjes. Në fund të fundit, raketa nuk lëvizi në lidhje me Tokën para nisjes. Dhe as nuk do të jetë pasi ajo të zbarkojë. Ashtu si me aeroplanin që hipim në aeroport. Edhe pse në fluturim arrin një shpejtësi prej 900 km/h (shpejtësia e lundrimit të një avioni pasagjerësh të përmasave mesatare), ai ndalon sërish pas uljes.
Kjo do të thotë se një raketë që do të zbresë në Tokë duhet të zvogëlojë shpejtësinë e saj në zero. Duket e thjeshtë, por nuk është ashtu. Një aeroplan që duhet të ngadalësojë shpejtësinë nga 900 km/h në 0 km/h në krahasim me Tokën ka një detyrë shumë më të lehtë sesa një raketë që udhëton me rreth 28 km/h. Për më tepër, raketa jo vetëm që fluturon me një shpejtësi të çmendur, por gjithashtu hyn në shtresat e dendura të atmosferës pothuajse vertikalisht. Jo në një kënd si një aeroplan, por pothuajse vertikalisht pas largimit nga orbita e Tokës.
E vetmja gjë që mund të ngadalësojë efektivisht një avion është atmosfera e Tokës. Dhe është mjaft e dendur, madje edhe në shtresat e jashtme, dhe shkakton fërkime në sipërfaqen e pajisjes zbritëse, e cila në kushte të pafavorshme mund të çojë në mbinxehje dhe shkatërrim të saj. Pra, pasi anija kozmike ngadalësohet në një shpejtësi pak më të vogël se anija e parë kozmike, ajo fillon të zbresë, duke rënë në Tokë. Duke zgjedhur rrugën e duhur të fluturimit në atmosferë, është e mundur të sigurohet shfaqja e ngarkesave që nuk e kalojnë vlerën e lejuar. Sidoqoftë, gjatë zbritjes, muret e anijes mund dhe duhet të nxehen në një temperaturë shumë të lartë. Prandaj, një zbritje e sigurt në atmosferën e Tokës është e mundur vetëm nëse ka një pajisje të veçantë mbrojtëse termike në shtresën e jashtme.
Edhe atmosfera marsiane, e cila është më shumë se 100 herë më e hollë se ajo e Tokës, është një pengesë serioze. Këtë e ndjejnë të gjitha pajisjet që zbresin në sipërfaqen e Planetit të Kuq. Shumë shpesh ndodhin aksidente me ta, ose thjesht digjen në atmosferën e Marsit.
Ndonjëherë një frenim i tillë është i dobishëm, siç dëshmohet nga misionet në të cilat atmosfera shërbeu si një frenim shtesë, duke ndihmuar automjetet të hyjnë në orbitën e synuar të planetit. Por këto janë më tepër përjashtime.
Gjithashtu interesante:
Frenimi atmosferik është efektiv, por ka të meta të mëdha
Po, frenimi atmosferik është mjaft efektiv, por ka të meta të mëdha, megjithëse është i nevojshëm për frenim efektiv.
Një ngadalësim i tillë në rastin e misioneve orbitale në planetë të tjerë nuk është i plotë dhe kthimi në Tokë shoqërohet me ngadalësim të plotë. E njëjta gjë vlen edhe për uljen e roverit në Mars. Një sondë që hyn në orbitën e saj nuk duhet të ndalet plotësisht, përndryshe do të binte në sipërfaqen e Planetit të Kuq.
Pajisjet në hapësirë, që rrotullohen rreth Tokës ose kthehen nga Hëna, lëvizin me shpejtësinë e madhe që iu dhanë në momentin e ngritjes. Prandaj, për shembull, Stacioni Ndërkombëtar Hapësinor rregullon orbitën herë pas here, duke e ngritur atë, sepse sa më e lartë të jetë, aq më e ulët duhet të jetë shpejtësia e nevojshme për të qëndruar në orbitë.
Meqenëse sigurimi i këtyre shpejtësive kërkon një shpenzim korrespondues të energjisë, frenimi duhet të shoqërohet me një shpenzim të ngjashëm energjie. Prandaj, nëse do të ishte e mundur të ngadalësohej pajisja përpara se të hynte në atmosferë, të fluturonte me shpejtësi të ulët apo edhe të binte ngadalë në Tokë, ajo nuk do të ngrohej aq shumë dhe rreziku për ekuipazhin do të ishte i parëndësishëm.
Këtu qëndron kapja. Fluturimet në hapësirë kërkojnë kosto të mëdha energjie. Masa e ngarkesës së raketës është një pjesë e vogël e masës totale të ngritjes së raketës. Në pjesën më të madhe, ka karburant në mes të raketës, pjesa më e madhe e së cilës digjet në fazën e parë të kalimit nëpër shtresat e poshtme të atmosferës. Është e nevojshme të dërgohen pajisjet ose ekuipazhi i anijes në hapësirë. Karburanti nevojitet gjithashtu për daljen nga orbita e Tokës gjatë uljes, dhe një sasi shumë e madhe e tij. Prandaj, gjatë frenimit, ekziston rreziku që karburanti të shkaktojë djegien e anijes. Në shumicën e rasteve, janë rezervuarët e karburantit që shpërthejnë nga temperatura e lartë gjatë uljes.
Gjithashtu interesante:
- 10 gjërat më të çuditshme që mësuam për vrimat e zeza në 2021
- Marsi Terraforming: A mund të kthehet Planeti i Kuq në një Tokë të re?
Ulje, e ngjashme me ngritjen, vetëm në drejtim të kundërt
Për të ngadalësuar pothuajse plotësisht automjetin përpara se të hyjë në atmosferë, do të jetë e nevojshme të përdoret e njëjta sasi karburanti si gjatë ngritjes, duke supozuar se masa e mjetit nuk ndryshon ndjeshëm gjatë misionit. Megjithatë, kur i shtojmë peshës së anijes karburantin e nevojshëm për ngritjen e anijes dhe për frenimin e mëvonshëm, rezulton të shumëfishohet shumëfish. Dhe është pikërisht kjo llogaritje e trishtuar ekonomike që do të thotë se është ende e nevojshme të mbështetemi në frenimin e atmosferës së Tokës.
Për shembull, kur zbarkoni raketat SpaceX Falcon 9, përdoret karburant, por këtu vetë raketa është shumë e lehtë (kryesisht vetëm rezervuari i karburantit kthehet në Tokë), dhe kthimi nga një orbitë e largët nuk kryhet.
Inxhinierët kanë llogaritur se zbarkimi në Tokë kërkon të njëjtat burime karburanti për kilogram si ngritja në orbitë. Kjo do të thotë, është pothuajse si një ngritje, vetëm në drejtim të kundërt.
Dhe, me siguri, do të jetë kështu për një kohë të gjatë. Jo vetëm gjatë misioneve Artemis 1, por edhe pasi një njeri arrin në Planetin e Kuq. Kur deri diku do të tejkalohet kjo pengesë, atëherë do të mund të thuhet se më në fund kemi zotëruar fluturimet në hapësirë. Sepse të gjithë mund të ngrihen, por mund të ketë probleme me uljen.
Por historia njeh shumë shembuj kur shkencëtarët dhe inxhinierët tanë arritën të zgjidhnin probleme komplekse. Shpresojmë që shumë shpejt një fluturim drejt Hënës ose Marsit nuk do të jetë më i vështirë sesa një fluturim nga Nju Jorku në Kiev. Me një ulje të këndshme dhe të sigurt.
Nëse dëshironi të ndihmoni Ukrainën të luftojë pushtuesit rusë, mënyra më e mirë për ta bërë këtë është të dhuroni për Forcat e Armatosura të Ukrainës përmes Savelife ose përmes faqes zyrtare NBU.
Lexoni gjithashtu:
Pse nuk përdorin skenarë të kthimit të anijeve kozmike hibride. "Krahë" jo rezistent ndaj nxehtësisë dhe jo mburoja termike të ablacionit + parashutë.
Rrëshqitje me frenim kundër atmosferës, "parashutizëm" përfundimtar i kontrolluar në një "trampolinë" të improvizuar. Dhe nuk keni nevojë të digjni karburant, ndoshta mbetje të paprodhuara. E lëmë shasinë në tokë, marrim vetëm sistemin e kontrollit.
Mendimi i një gjeniu matematikor të panjohur dhe një altruisti praktik është veçanërisht interesant.