Jak se dostat na Mars
Pan Pacner v něm vyjadřuje domněnku, že dříve či později se na ten Mars přeci jenom někdo vypraví. Já bych zde chtěl trochu rozebrat, co by vlastně taková cesta představovala a proč si nemyslím, že při použití současné technologie by taková cesta měla valný smysl.
Především si musíme uvědomit, jak se na Mars létá dnes. Sonda je vynesena na oběžnou dráhu kolem Země. Tam se zažehnout další motory, které jí udělí dostatečnou rychlost na to, aby byla navedena na eliptickou dráhu kolem Slunce, kde dráha Země je přibližně v periheliu dráhy sondy, a dráha Marsu přibližně v afeliu. Musí se čekat na vhodný okamžik, aby až tam sonda doletí, tak byl v daném místě dráhy taky Mars. Cesta trvá zhruba půl roku, je to ta energeticky nejméně náročná cesta, jaká existuje, ale v dané situaci zároveň i nejpomalejší možná cesta (jasně, oklikou kolem Jupitera by se dala udělat ještě pomalejší, ale o to teď nejde).
Co by taková cesta představoval pro posádku? Především půl roku ve stavu beztíže, na malém prostoru a vystavení kosmickému a slunečnímu záření, které by plášť lodi dokázal odstínit jen částečně. Pro živé organismy nic moc vyhlídky. Já osobně bych do toho nešel.
Mnohem lepší by bylo, kdyby loď dokázala polovinu cesty zrychlovat, nejlépe 1g a druhou polovinu cesty brzdit. Pak bychom si mohli vyhlédnout okamžik, kdy bude Mars Zemi nejblíže a cesta by pak trvala jen zhruba 49 hodin. Za dva dny, a po téměř celou cestu v normální gravitaci - to už by se dalo vydržet mnohem lépe. Ovšem takováto cesta je mnohem energeticky náročnější. Pojďme se podívat, jak moc.
Nebudu vás zde zatěžovat výpočty, nejsou sice nijak komplikované, ale přeci jenom vzorce se v html píší docela těžko. Buďto si to můžete přepočítat, nebo mi můžete věřit. Případně mě můžete opravit, ale i kdybych se někde o pár řádů seknul, na vyznění celého článku to moc velký vliv mít nebude.
Řekněme, že by loď vážila jednu tunu - je to jako malé auto, dvoučlenná posádka by se do toho na dva dny třeba vměstnala. A pokud ne, pak nárůst energie je lineární - pokud bude kabina vážit dvě tuny, spotřebuji dvakrát tolik energie. To si jistě každý lehce představí. Navíc se zcela oprostíme od úvah, jak by vlastně ta loď měla být poháněná. Energie, kterou je soustavě třeba dodat, je pevně daná, bez ohledu na to, jakým způsobem se těleso urychluje nebo zpomaluje.
Tak tedy máme tunovou loď. Na cestu k Marsu a zpět při neustálém zrychlování 1g potřebujeme tolik energie, kolik Temelín vyrobí za 9,5 dne. Pokud bychom dokázali využít všechnu energii v hmotě, podle známého Einsteinova vzorce E = mc2, stačilo by nám zhruba 17,5 gramu hmoty. Tedy 10 gramů hmoty a 10 gramů antihmoty, a ještě budeme mít rezervu pro manévrování. Jenže tuto energii využít nedokážeme, a i když pan Gabriel tvrdí opak, já si myslím, že 10 gramů antihmoty nedokážeme vyrobit ani uchovat.
Tak co tam máme dál? Když pomineme fúzi, kterou taky neumíme, zůstává nám energie z jádra a fosilní paliva (chemická energie). Ta jaderná není zase až tak špatná. Z jádra dokážeme vytěžit zhruba jednu tisícinu veškeré energie hmoty. A tím je míněn opravdu čistý zisk, po odečtení všech ztrát. Takže na cestu k Marsu a zpět bychom dokázali doletět na zhruba 20 kg uranu. To není tak zlé. Samozřejmě hmotnost lodi by značně stoupla o reaktor, navíc ve volném prostoru by asi byl docela problém ten reaktor uchladit. Ale řekněme, že toto všechno by se podařilo technicky vyřešit. A pak samozřejmě ještě vyřešit problém, jak tu energii, kterou nám atom dá, převést na lineární tah. Ale kdyby se toto všechno podařilo vyřešit, dokázali bychom se s poměrně malou lodí velmi operativně pohybovat minimálně po Sluneční soustavě.
No a nakonec jak by to vypadalo s chemickým palivem. Zde v diskusi pan Nejedlý spočítal, že chemická energie je na tom zhruba o sedm řádů hůř než jaderná, neboli že z celkové energie ukryté v hmotě dokážeme využít pouze 10-10. Takže pokud bychom naší jednotunovou loď chtěli pohánět klasickým chemickým motorem, potřebovali bychom zhruba 175 000 tun paliva. A to ještě výpočet s největší pravděpodobností nezahrnuje okysličovadlo, takže celkem bychom s sebou museli táhnout zhruba 500 000 tun paliva. Pro představu Saturn V na rampě vážil celý 2 800 tun.
Jenže tím ta legrace nekončí. Pokud bude loď na začátku vážit 500 000 tun, budeme potřebovat paliva mnohem více, abychom s tím vůbec hnuli. Pokud na 1 tunu potřebuje 500 000 tun paliva, pak na 500 000 tun potřebujeme 250 000 000 000 tun paliva - 250 miliard tun. Ale tím nám startovní hmotnost zase vzroste. I když budeme vypotřebované palivo odhazovat, budeme ho na začátku potřebovat takové množství, které si těžko kdo dokáže představit. Bude to zhruba číslo, za kterým následuje 108 nul. Tolik tun paliva bychom teoreticky potřebovali.
Jak je vidět, při použití chemického paliva není hmotnost užitečného nákladu nijak důležitá. Naprostá většina paliva se veze k tomu, aby utáhlo samo sebe.
Takže jaký bych z toho vyvodil závěr? Podle mne cesta na Mars s lidskou posádkou za použití stávající technologie je zcela nesmyslná. Teoreticky existují zdroje energie, které by cestování po Sluneční soustavě mohly udělat velmi příjemným. Proto než zbytečně utrácet prostředky na pokusy simulující pobyt několikačlenné posádky během půlročního letu k Marsu, nebo na vývoj nových a silnějších konvenčních raket, bylo by mnohem lépe zaměřit výzkumné síly na vývoj zcela nových druhů pohonu. Chemické rakety mají od přírody omezení, která už nijak výrazně vylepšit nepůjde.
Poznámka na závěr: při uvažované cestě k Marsu by loď v polovině cesty dosáhla rychlosti zhruba 885 km/s, což je sice rychlost, kterou žádné člověkem vypuštěné kosmické těleso zatím asi nedosáhlo, ale na druhou stranu je to ještě hodně málo na to, abychom museli uvažovat nějaké relativistické jevy.
Pavel Krejčíř
Lze vytvořit HDR z jediné fotografie?
Většina z vás to už asi někde viděla, i tady na blogu už se jich pár vyskytlo. Třeba Marián Béreš tu nějaké měl. Jsou to takové ty fotky s divnými barvami, ale když se to povede, může to vypadat docela hezky.
Pavel Krejčíř
3D z hlubin dávnověku
Možná máte pocit, že 3D nadšení vyvolané filmem Avatar je již na ústupu. A máte pravdu, ale rozhodně to není první ústup ze 3D nadšení v dějinách lidstva. Ve svém seriálu o 3D fotografii jsem už jednou nakousl, že 3D fotografie je stará jak fotografie sama. Od dob vynálezu fotografie už lidstvo prodělalo minimálně tři vlny 3D nadšení.
Pavel Krejčíř
Fraktálovo velmi pozdní odpoledne 2
Tak jako se série kolegy Řeháčka dočkala již čtvrtého pokračování, přicházím i já s pokračováním mého skrovného příspěvku do světa fraktálů. Samozřejmě, že jsem žádné pokračování neplánoval, ale tak už to chodí.
Pavel Krejčíř
Fraktálovo velmi pozdní odpoledne
Tento článek je inspirován sérií článků kolegy Řeháčka. Abyste to špatně nepochopili - rozhodně mu nechci lézt do zelí ani do jeho lagun plných mořských koníků. Ale jak postupně přibývají články jeho populární série, začínám propadat panice, jestli snad na něco nezapomněl.
Pavel Krejčíř
Co nám říkají satelity GPS o teorii relativity
Satelity GPS jsou často prezentovány veřejnosti jako fantastický důkaz o platnosti Einsteinových teorií relativity. Realita je ovšem trochu jiná. Pokusím se vysvětlit, jak to se vztahem GPS a relativity je doopravdy.
Další články autora |
Studentky rozrušila přednáška psycholožky, tři dívky skončily v nemocnici
Na kutnohorské střední škole zasahovali záchranáři kvůli skupině rozrušených studentek. Dívky...
Podvod století za 2,4 miliardy. Ortinskému hrozí osm let a peněžitý trest 25 milionů
Luxusní auta, zlaté cihly, diamanty a drahé nemovitosti. To vše si kupoval osmadvacetiletý Jakub...
Rusové hlásí průlom fronty. Ukrajinská minela jim přihrála klíčové město
Premium Jako „den průlomů“ oslavují ruští vojenští blogeři pondělní události na doněcké frontě, kde se...
NATO by Rusy porazilo, Putin má jedinou naději, řekl polský ministr zahraničí
Rusko by se mělo bát Severoatlantické aliance, protože ho v případě střetu s ní čeká „nevyhnutelná...
Pokleknete a budete prosit. Generál slíbil zničit NATO do roku 2030
Velitel čečenských sil bojujících na Ukrajině a věrný obdivovatel ruského prezidenta Vladimira...
Počkej na mě! Vyprovodil tátu do války, jeho fotka otevírala peněženky
Seriál Jeho rozzářená tvář bývala za druhé světové války vystavena v každé třídě a kanadským žáčkům...
Bijec migrantů živoří. Salvini zamrzl v minulosti, spásu hledá v bájném mostu
Premium Někdejší hvězda italské krajní pravice Matteo Salvini politicky živoří. Jeho strana Liga před...
Strach z problémového nájmu? Majitelé bytů mají získat garanci za nájemníky
Premium Stát chce motivovat majitele nemovitostí k poskytování bydlení i rizikovým nájemcům. Pronajímatelé...
Dvacet let v Unii řečí čísel. Češi dominují v kaprech, letí také Erasmus
Dvě dekády po vstupu do Evropské unie je co se týče peněz Česko více než bilion korun v plusu. Z...
Akční letáky
Prohlédněte si akční letáky všech obchodů hezky na jednom místě!
- Počet článků 167
- Celková karma 0
- Průměrná čtenost 2176x