C'è vita su Marte? Risponderà ExoMars - science
La nau espacial ExoMars de l’Agència Espacial Europea actualment està creuant per una carretera celeste, vuit dies després del seu viatge de set mesos al planeta vermell. Sabem que sortirà a Mart el 19 d'octubre, però on serà un mes? O el quart de juliol? La seva ubicació em va semblar calculable.Tenint en compte el temps d’acceleració de la nau espacial, la velocitat de creuer i la distància des de Mart durant el llançament, vaig pensar que podia trencar alguns números. Això era, ara ho sé, pura arrogància. La ciència dels coets és una peça cultural, fins i tot un tòpic, per una raó.
He trobat això mentre intentava trobar una nau espacial.
Les autopistes espacials no són com les carreteres terrestres, Michael Khan, Ph.D., expert en mecànica celeste de l’oficina d’anàlisi de la missió de l’ESA, va explicar quan vaig demanar el seu consell sobre com localitzar ExoMars. Si hi ha una cosa a tenir en compte, diu, és això: no hi ha línies rectes a l’espai. En un correu electrònic molt ben escrit, va explicar per què tots haurem d’aprendre a conduir-hi i per què el futur del viatge espacial és infinitament més complicat del que pensem.
En comptes d’intentar de resumir la seva explicació, l’he enganxat a continuació perquè és bonic.
Em temo que la mecànica celeste, que és la ciència que fonamenta el càlcul de les trajectòries de totes les òrbites de l'espai (natural o artificial), funciona una mica diferent del que sembla que està suposant.
Una transferència interplanetària de la Terra a un altre planeta (en aquest cas, Mart) no és qüestió de volar en línia recta amb una velocitat de creuer determinada com si es tractés d'una aeronau a la Terra, o com un vaixell que creua per l'oceà, amb alguns canvis de direcció en punts de referència determinats. No és així com funciona al sistema solar. Com que no funciona així, no crec que sigui senzill (ni tan sols possible) fer càlculs senzills, durs i preparats quant a on serà ExoMars en quin moment.
Bàsicament, les lleis de la naturalesa que governen el vol d'un objecte a través de l'espai van ser per Isaac Newton i Johannes Kepler fa segles. Simplement simplificaré una mica: la Terra i Mart es mouen sobre òrbites més o menys circulars (per a Mart, això no és del tot cert, però això funciona per començar). Ara tenim l'òrbita de la Terra, un ampli cercle al voltant del Sol i l'òrbita de Mart, un cercle encara més ampli que també té el Sol al seu centre.
La trajectòria de transferència seguida per ExoMars és una el·lipse. On aquesta el·lipse és la més propera al Sol, pastura l'òrbita terrestre. On està més allunyat del Sub, pastura l'òrbita de Mart. La nau espacial vola des d'aquest punt més baix fins al punt més llunyà. Va arribar a l’el·lipse per l’enorme impuls que li va donar el coet de protons M que s’utilitzava per llançar ExoMars, llançant-lo tan alt i ràpid que la nau espacial deixa realment la gravetat de la Terra amb la velocitat i la direcció adequades per satisfer l’el·lipse de transferència necessària. a Mart. En aquest punt (fuita de la Terra), ExoMars va ser bastant més ràpid que la Terra en la seva òrbita al voltant del Sol.
En aquesta el·lipse de transferència, la velocitat de ExoMars disminuirà contínuament. Per entendre per què això és així, imagineu-vos un pèndol de rellotge, mentre el pèndol gira amunt, es mou més lentament. Això és perquè hi ha dos tipus d’energia: l’energia potencial (= l’alçada de l’energia) i l’energia cinètica (= energia del moviment). L’òrbita de la nau espacial té una certa energia total. Aquest va ser impartit pel llançador. Aquesta energia no augmenta. És com un diner de butxaca o un salari, només hem de dur-ho a terme.
Si el coet no li tingués prou energia, l'òrbita ExoMars no hauria arribat a l'òrbita de Mart. Per contra, si el coet havia donat massa energia, l'òrbita de la nau espacial hauria anat més enllà de l'òrbita de Mart. Així que volíem (i teníem) exactament la quantitat d’energia adequada, no gaire poc, però no massa. Això és diferent dels diners de butxaca o d'un salari, on massa definitivament és millor que massa poc.
Ara, a la transferència el·líptica, la nau espacial s’està pujant del Sol cap a l’òrbita de Mart i el Sol es manté a la nau espacial amb la seva gravetat. Així, ja que ExoMars està escalant, la seva alçada augmenta la seva energia. Per tant, l’energia del moviment ha de disminuir. L’energia total roman igual. Així, en el seu vol a Mart, ExoMars es torna més lent i continuat.
Per calcular la transferència, l’única cosa que cal tenir en compte és l’atracció gravitatòria a través del sol. També hi ha altres efectes com la pressió molt petita de la llum sobre els panells solars i la gravetat dels planetes del sistema solar i, per descomptat, hem de tenir en compte cada vegada que utilitzem els motors de coets a bord de l'ExOMars per canviar l'òrbita.. Però tot això té un efecte molt menor que la gravetat solar.
Essencialment, utilitzem un ordinador per calcular la trajectòria de la nau espacial tenint en compte tots els factors que afecten la trajectòria, i també podem mesurar on és la nau espacial i la rapidesa amb què viatja des del moment en què els senyals viatgen de la Terra a la nau espacial i de tornada i per la forma en què la freqüència del senyal canvia amb el temps.
En un correu electrònic posterior, va afegir:
El més important és que la trajectòria d’ExOMars, com totes les trajectòries de l’espai, és clarament corbada. No hi ha línies rectes a l’espai. Quan tingueu cossos que tinguin massa, com ara estrelles i planetes, teniu la gravetat i, en presència de la gravetat, tot volarà sobre corbes. Les corbes són naturals i no són rectes. La distància recorreguda després de la línia vermella corba de la Terra a Mart és d'aproximadament 500 milions de quilòmetres, per posar això en perspectiva. Mig mil milions de quilòmetres.
Quan vaig descobrir exactament la veritat sobre els pares de Bucky i Iron Man's?
El següent article conté spoilers de 'Captain America: Civil War'. Hi va haver un moment en veure el Capità Amèrica: la Guerra Civil quan el temps es va aturar per mi. De la mateixa manera que les aliances i les agressions ocultes van sorgir a un crescendo escumós, Iron Man (Robert Downey Jr.) va mirar al Capità Amèrica (Chris Evans) i ...
Els 8 estands CES que em van fer veure dues vegades (i el que vaig veure quan ho vaig fer)
La setmana passada va haver-hi molt que veure al Consumer Electronics Show. I alguns van valer la pena! Caminant pel pis, em vaig trobar atret per les trivialitats: els punts morts del gràfic taxonòmic tecnològic - que les veritables innovacions o idees comercialitzables. El capitalisme està bé i el progrés és bo ...
Tesla llançarà les vostres fotografies gravades al làser a l'espai per trobar estrangers
Tesla enviarà la vostra foto a l'espai. La companyia va anunciar una actualització del seu esquema de referència el divendres, que permetrà als usuaris lliurar una imatge per gravar làser sobre el vidre, llest per a la vida extraterrestre per examinar el seu missatge a les galàxies, una gran oportunitat per a un crossover amb SpaceX.