|
05. 1. 2007. Sledeći izbor koji NASA treba da napravi je da li da preduzima kružna putovanja na Mars ili da to budu letovi u jednom pravcu. Postoje najmanje dva razloga zašto je bolje (ne kažem izvodljivije) da misije budu povratne: svakako da je jedan od njih mogućnost da se na taj način na Zemlju dopreme uzorci Marsovog tla. Drugi razlog će biti povratak ljudske posade. Kada budemo prvi put poslali kosmonaute na Mars, verovatno ćemo želeti da se oni vrate na Zemlju. (Ovo zvuči kao glupa rečenica ali kako ćemo videti kasnije, postoje i neki alternativni planovi koji imaju smisla i koji predviđaju slanje ljudi koji će prvo sebi napraviti koloniju, i koji će se vratiti tek onda kada budu sebi proizveli gorivo za povratak na Zemlju.)
Sve do novembra 2003. godine, sva putovanja na druge planete su bila u jednom pravcu. Zbog čega? Sve analize pokazuju da je tur–re–tur misija kudikamo skuplja i daleko složenija nego jednostavna misija u jednom pravcu. Razlozi za to bi trebalo da su svima prilično jasni. Letilica za Mars mora da ima goriva za spuštanje na površinu, i kasnije, opet, za poletanje ka Zemlji. Pošto za sve to mora da ponese gorivo sa sobom sa Zemlje, takva raketa treba da bude jako velika i skupa, jer je i količina goriva potrebna za sve to ogromna. Probaću malo da vam i vizuelno pokažem zašto je transport raketnog goriva tako bitna stavka. Za početak, pretpostavimo da nemamo problema da u tzv. nisku Zemljinu orbitu (Low–Earth Orbit)[1] podignemo materijala koliko nam god treba (goriva, opreme i zaliha). Podignuti bilo šta sa Zemlje u vasionu, u LEO – pa bio to kosmički brod, kosmonaut, ili pak samo gorivo za putovanje – zahteva nekoliko tona goriva za samo jednu tonu korisnog tereta. Tačna količina goriva zavisi od obilja faktora, u koje spadaju i lokacija lansirne rampe ili pravac lansiranja letilice. Ako se raketa lansira sa lokacije koja se nalazi u blizini ekvatora, krenuće brzinom od 1,5 km/s (oko 5.500 km/h) u pravcu istočno od Zemljinog pravca dnevne rotacije. Po trenutnim cenama, za dostizanje LEO je potrebno platiti oko 20.000 evra po kilogramu. Čak i pored tako ogromne cene, mi ćemo u ukupnim troškovima za putovanje na Mars ignorisati lansiranje sa Zemlje, ali uvek imaj na umu ovo: ako bismo uključili i troškove ljudi na zemlji i opreme potrebne za lansiranje, ukupna cena čitave ekspedicije bi se uvećala 3 do 4 puta u odnosu na onu koju ćemo konačno dobiti. Umesto da cenu koštanja puta na Mars izražavam u evrima ili dolarima, biće mi najbolje da je izražavam u tonama raketnog goriva. To uvek možeš na kraju da pretvoriš u valutu koja te interesuje, pod uslovom da znaš koliko košta litar raketne čorbe. Ako ne uspeš da pronađeš taj podatak, koristi glavu i aproksimaciju – već znaš, makar otprilike, kolika je litar "supera". Ako je to, recimo, 1 €/litru, znači da je onda tona benzina oko 1.000 €. Razumno je očekivati da je raketno gorivo skuplje od običnog makar 10 puta, što bi značilo da je cena tone raketnog goriva oko 10.000 €. Dakle, sad možemo da krenemo sa planiranjem.
Korak I:
Pošto smo već konstatovali da je letilica za Mars spremna na LEO
orbiti, potrebno nam je da je podignemo na višu orbitu[2].
To zahteva
Sa LEO na HEO: 1,3 jedinice goriva za 1 jedinicu tereta.
Korak II:
Kada se vasionska letilica nađe u visokoj Zemljinoj orbiti, izgleda
kao da se kreće veoma sporo u odnos na Zemlju, tako da možemo da
kažemo da se za nekog ko gleda sa strane kreće približno istom
brzinom kao Zemlja kada se kreće oko Sunca. Na svom godišnjem putu
oko Sunca, Zemlja se po orbiti pomera brzinom od oko 30 km/s. Brzina
potrebna da se letilica premesti na tzv. Hohmannovu transfernu
orbitu za Mars (HTO[4])
iznosi oko 33 km/s (118.800 km/h), zato je potrebno da
povećamo brzinu letilice za
Korak III: Što se tiče potrošnje goriva, put kroz vasionu do Marsa je u osnovi "slobodan". Svakako da će biti potrebna određena energija za održavanje brojnih sistema na brodu, kao i za korekciju putanje, ali sve dok se ne približe Marsu neće biti potrebe za velikim sagorevanjem goriva. Kada se bude približila Crvenoj planeti, letilica će se kretati približnom brzinom od oko 21,6 km/s, dok je prosečna brzina Marsa po orbiti oko 24,2 km/s[5]. To znači da će naš svemirski brod morati da poveća brzinu za 2,7 km/s (što je opet blizu 3 km/s) da bi se prilagodio Marsovoj brzini. Za to će mu, znači, trebati još jedna tona goriva po toni letilice, ljudstva, opreme i materijala.
7 jedinice goriva za 1 jedinicu korisnog tereta. Dobili smo aproksimaciju da nam je za dovođenje naše misije u orbitu oko Marsa – u jednom pravcu, sa LEO orbite do Marsove orbite – potrebno 7 tona raketnog goriva za svaku korisnu tonu koju smo poslali! Ako tome dodamo i troškove podizanja svog tog tereta u orbitu oko Zemlje – da ne pominjem troškove osmišljavanja i proizvodnje svih propratnih sistema – počinješ da shvataš zašto su vasionska istraživanja tako skupa. Pretpostavimo da je naša misija takva da hoćemo da se malo zadržimo u Marsovoj orbiti, a onda krenemo nazad na Zemlju. Trebaće nam da ponovo napustimo Marsovu orbitu i uđemo u Hohmannovu transfernu orbitu – znači još jedna tona goriva po toni letilice – i povratak na HEO – još jedna tona goriva po toni letilice. To znači da bi nam za povratnu misiju tog tipa trebala ukupno 4 puta veća količina goriva:
63 jedinice goriva za 1 jedinicu korisnog tereta.
Na ovaj način smo došli do sledećeg:
Uporedi ovo sa onim putovanjem u jednom pravcu o kome smo pričali na početku i koje je zahtevalo 7 tona po toni korisnog tereta. Krajnja stavka svih ovih proračuna je da za istu količinu goriva možemo da pošaljemo na Mars oko 8 puta više korisnog tereta u jednom pravcu od onoga koga bi eventualno pokušali da vratimo sa Marsa! Razlog zašto je ovo toliko skuplje je cena transporta goriva na odlaznom putovanju ka Marsu, a koje će se upotrebiti za povratak. Situacija se dodatno komplikuje ako poželimo da se spustimo na Mars i potom vratimo na Zemlju. U predavanju "Sletanje na Mars ili ne?" razmotrićemo slučaj sletanja bez velikog utroška goriva, ali nema načina da se Mars napusti i ponovo nađe u kosmosu bez utroška raketnog goriva. Zbog toga sve što sleti na Mars a potom treba da se vrati nazad predstavlja jednu veoma skupu avanturu!
Nekoliko pametnih trikova uz pomoć kojih bi se moglo uštedeti gorivo1. Odbaciti što pre sve što ti više ne treba. NASA obilato koristi ovaj trik. Prazni tankovi za gorivo, korišćeni za let do orbite, bivaju odbačeni odmah nakon što su ispražnjeni. Takođe, prilikom svojevremenog uzletanja "Apollo" lunarnih modula sa Meseca, samo je njihova gornja polovina napuštala površinu našeg prirodnog satelita, da bi i ona, pre sletanja kosmonauta na Zemlju, bila odbačena kada bi obavila svoj zadatak. Za misiju na Mars: Mogli bismo da uštedimo gorivo ako bismo slali misije sa puno instrumenata i opreme a vraćali na Zemlju samo deo sonde, dok bi ostali instrumenti nastavili sa radom, šaljući svoje podatke radio–signalima. 2. Ako nismo spremni da prihvatimo misije u jednom pravcu, možda bismo mogli da pokušamo sa proizvodnjom goriva na površini Marsa [6]. Ako bi nam to pošlo za rukom, mogli bismo da uštedimo mnogo korisnog prostora, jer bi nam u tom slučaju gorivo bilo potrebno samo za putovanje do Marsa. Naravno, prvo bi nam trebalo da otpeljamo na Mars sve te mašine za proizvodnju, ali bi sve to bilo izvođeno letilicama u jednom pravcu, a i potencijalno bi se svakako sve to otplatilo za nekoliko sledećih misija. Možeš li ti lično da smisliš još neki pametan način da se prištedi gorivo? Izvoli ...
(11.11.2007.)
|
Odjedrismo ka Aldebaranu! (decembar 2006) Bio odeća budućnosti (09.02.2005.) "PHOENIX MARS" - ZELENO SVIJETLO ZA CRVENI PLANET (06.06.2005.) ŠTA ĆE JESTI KOSMONAUTI NA PUTU DO MARSA (24.06.2005.) Može li astronaut da rotira oko šatla?
|
