Najmniejsza i największa

Wciąż nie pobita! Rakieta Saturn 5 ze statkiem Apollo 4 w nocy przed startem (9 listopad 1967). Zdjęcie NASA.

Kilka tygodni temu informowaliśmy o locie niewielkiej rakiety Electron. Ale tytuł ‘najmniejszej’ został szybko odebrany Nowozelandczykom przez Japończyków. Otóż 3 lutego 2018 o 6:30 rano (czasu polskiego, czyli w Japonii była wtedy 14:30) z kosmodromu 内之浦宇宙空間観測所 (lepiej znanego pod angielską nazwą Uchinoura Space Center 🙂  ) na południu Japonii wystrzelono rakietę SS-520 o masie zaledwie ok. 2600 kg. Jest ona zdolna wynieść na niską orbitę (tzw. LEO=Low Earth Orbit) ładunek ok. 4 kg. Niewiele, ale wystarczyło na studenckiego nanosatelitę o nazwie TRICOM-1R. SS-520 jest najmniejszą rakietą nośną zdolną do wyniesienia satelity w dotychczasowej historii lotów kosmicznych.

Wczoraj mogliśmy dopingować także największą obecnie rakietę Falcon Heavy. Miano najpotężniejszej rakiety w historii astronautyki przysługuje od 1967 roku rakiecie Saturn 5, używanej do lotów na Księżyc w ramach programu Apollo. Jej masa startowa to 2970 ton. Potrafiła wynieść 140 ton ładunku na LEO. Była udaną konstrukcją, która ani razu nie zawiodła (w nieudanej misji Apollo 13 awarii uległ sam statek). Mniejszą konstrukcją była radziecka rakieta Energia zdolna do wyniesienia ok. 100 ton na LEO. Miała jednak tylko dwa udane loty. Jeszcze nieco mniejsza rakieta N 1 miała służyć do transportu na Księżyc radzieckich lunonautów. Tej wszystkie próby zakończyły się fiaskiem. Od czasu ostatniego lotu Energii do dnia wczorajszego, tytuł najpotężniejszej rakiety przysługiwał ‘średniakowi’, rakiecie Delta IV Heavy (firmy Boeing), zdolnej do wyniesienia 28 790 kg na LEO.

Rakieta Falcon Heavy, zasłużonej dla kosmonautyki firmy Spacex, przypomina budową i rozmiarami Deltę IV Heavy. Ale potrafi wynieść aż 63 tony na LEO. Jak widać, jest to wciąż ponad dwa razy mniej niż Saturn 5. Ale porównanie kosztów jest dla Saturna mniej korzystne. Każdy lot Saturna 5 to wydatek ok. miliarda dolarów (współczesnych dolarów). A na lot Falcon Heavy wystarczy ok. 90 milionów dolarów. Więcej o tym historycznym locie napiszemy później. Tymczasem zachęcam do obejrzenia filmu o pierwszym locie Falcon Heavy.

Nowa Zelandia – nowy kraj kosmiczny

 

Kosmodrom podczas budowy na cyplu w Nowej Zelandii. Pierwszy prywatny i dla najmniejszych obecnie kosmicznych rakiet. Autor zdjęcia: Rodney Allen CC BY-SA 2.0

W niedzielę 21 styczna 2018 z pierwszego prywatnego na świecie kosmodromu (położonego w Nowej Zelandii) została wystrzelona rakieta Elektron (firmy Rocket Lab). Rakieta wprowadziła na orbitę 3 małe sztuczne satelity. Jest to pierwszy udany lot tej rakiety.

Jest to obecnie najmniejsza rakieta zdolna do wynoszenia satelitów na orbitę. Jej masa to ok. 10 ton, a koszt ok. 6 mln dolarów. Mimo swojej niewielkiej masy potrafi wprowadzić na orbitę ok. 200 kg ładunek. Rakieta przypomina nieco konstrukcją wielokrotnie większą od niej rakietę Falcon 9. Pierwszy stopień ma 9 identycznych silników, zaś drugi 1 taki sam silnik. Paliwem do silników jest nafta, zaś utleniaczem ciepły tlen. Jednak silniki rakiety Falcon 9 mają ciąg ok. 1000 kN (kiloniutonów) każdy, zaś silniki rakiety Elektron tylko po 20 kN. Ciekawe jest wykorzystanie techniki druku 3D do produkcji niektórych części silników.

Skamieniałości organizmów na Marsie?

Dziwne struktury rurkowate znalezione na Marsie przez łazik Curiosity. Ich długość jest rzędu 5 mm a grubość ok. 1 mm (NASA).

Poszukiwania życia na Marsie trwają od stuleci. Miłośnicy literatury oświecenia zapewne znają opowiadanie Woltera o Mikromegasie. Każdy interesujący się astronomią pamięta hipotezę o kanałach na ‚czerwonej planecie’. Kanały ‚odkrył’  G. Schiaparelli podczas opozycji w 1877 roku. Podobne liniowe struktury ‚zauważył’ i narysował Charles E. Burton. W początkach XX wieku, wytrwały poszukiwacz dziewiątej planety, P. Lowell był zwolennikiem tej hipotezy. Hipoteza zaczęła tracić na popularności gdy okazało się, że ulepszone teleskopy wcale nie potwierdzają obserwacji robionych starszymi przyrządami.

Obecnie badacze nie liczą na znalezienie śladów cywilizacji, lecz najwyżej na ślady prymitywnego życia. Być może łazik Curiosity badający planetę od 2012 roku właśnie odkrył skamieniałości organizmów. Na pewno jest to noworoczny prezent na wszelkich miłośników hipotez o istnieniu pozaziemskiego życia. Nie jest to pierwszy taki prezent. Kilka marsjańskich meteorytów zawiera dziwne struktury mogące być skamieniałościami mikroorganizmów.  W naszym zakładzie (Zakładzie Fizyki Litosfery) pracujemy (wspólnie z międzynarodową grupą) nad poszukiwaniem śladów marsjańskiego życia w ramach programu ExoMars. W ramach tego programu obecnie wokół Marsa krąży satelita służący do wykrywania metanu, który może być wynikiem procesów życiowych w regolicie Marsa. Czekamy na dostarczenie, także w ramach programu, kolejnych łazików lepiej dostosowanych do poszukiwania życia (ma to nastąpić w 2020 roku).

Trzy składniki programu ExoMArs: orbiter (obecnie krążący wokół Marsa), lądownik (jego lądowanie się nie udało) i łazik przewidziany do wysłania w 2020 r. (ESA Space in images)

Nowy Atlas Geologiczny Polski

Atlas Geologiczny Polaki opracowany z udziałem prof. M. Grada z naszego Zakładu.

 

Pod redakcją Jerzego Nawrockiego i Anny Becker (PIG-PIB) ukazał się Atlas Geologiczny Polski. Atlas ma charakter popularnonaukowy i jest bogato ilustrowanym kartograficznym kompendium wiedzy o budowie geologicznej naszego kraju. Zawiera ponad sto map geologicznych obejmujących wiedzę z różnych dziedzin nauki o Ziemi, a także przekroje geologiczne, trójwymiarowe modele przestrzenne,  uzupełnione fotografiami okazów paleontologicznych i skał występujących na terenie Polski.

Naszym wkładem do Atlasu jest mapa głębokości granicy Moho w Polsce, która powstała w wyniku wieloletnich badań struktury skorupy ziemskiej prowadzonych m.in. przez prof. dr hab. A. Gutercha z Instytutu Geofizyki PAN i prof. dr hab M. Grada z naszego Zakładu Fizyki Litosfery z Instytut Geofizyki UW, wraz z grupą kilkudziesięciu innych uczonych. Zobacz także tutaj.

Inwazja z innej gwiazdy

Znany dobrze geologom wulkan Manua Kea jest także miejscem, gdzie znajdują się znane dobrze astronomom wielkie teleskopy. Autor fotki: Sasquatch

Kilkanaście dni temu odkryto, że do naszego Układu Słonecznego wtargnął przybysz z innego układu gwiezdnego. Pierwszy (19 października 2017) zauważył go Rob Weryk, astronom pracujący z teleskopami na Hawajach. Na szczęście nie jest to groźny Obcy ze znanego ciągu filmów z dzielną Sigourney Weaver.  Na razie obiekt nosi oznaczenie C/2017 U1 i jest to prawdopodobnie ciało podobne do komet z naszego Układu Słonecznego. Wyróżnia się orbitą hiperboliczną o wyjątkowo dużym mimośrodzie ok. 1.2, podczas gdy większość komet z naszego Układu Słonecznego porusza się eliptycznych orbitach. Co prawda są to bardzo wydłużone elipsy, na ogół o mimośrodach powyżej 0,9 (przy takim spłaszczeniu orbita Merkurego wydaje się idealnym okręgiem, mimo, że ma największy mimośród wśród planet i wynosi on 0,2). Orbita paraboliczna ma mimośród równy 1, zaś orbity hiperboliczne mają mimośrody powyżej 1. Gdyby orbity nie mogły ulegać zmianie, to wszystkie komety z orbitą o mimośrodzie powyżej 1 pochodziłyby spoza Układu Słonecznego. Jednak przejście w pobliżu wielkich planet może zaburzyć orbitę i zmienić jej mimośród.  W przypadku omawianego ciała, jednak jest to mało prawdopodobne i wielu astronomów świętuje pierwszą „pewną” wizytę z innej gwiazdy :-).  Więcej o tej wizycie tutaj lub tutaj albo tutaj 🙂 .

Jaskiniowcy na Księżycu?

Tunal po płynącej lawie. Beds National Monument, California. Autor: Dave Bunnell

Częściowo zapadły tunel lawowy na Księżycu (ok. 50 km długości) pomiedzy Mare Imbiurm i Oceanus Procellarum NASA/GSFC/Arizona. State University

Na Ziemi przed promieniowaniem kosmicznym chroni nas pole magnetyczne i atmosfera. Atmosfera chroni nas także przed niewielkimi meteorytami, które spadają z prędkością wielokrotnie większą niż kule karabinowe (na szczęście spadają dosyć rzadko). Takiej ochrony nie będą mieli przyszli mieszkańcy baz księżycowych lub marsjańskich, którzy będą miesiące albo lata spędzać w bazach narażeni na promieniowanie. Okazuje się, że najlepszą ochroną astronautów mogą być naturalne jaskinie. Co prawda na Księżycu nie ma ziemskich krasowych jaskiń, ale strumienie lawy płynące miliardy lat temu pozostawiły wyżłobione koryta lub tunele, podobnie jak ziemskie strumienie lawy.

 

Pierwszy sztuczny satelita 60 lat temu

Model Sputnika 1. Public Domain.

Teraz takie zdjęcie nie dziwią.  Pierścień E i Enceladus poruszający się wewnątrz niego. Zdjęcie dostarczone przez sondę Cassini (NASA). Public domain.

Właśnie minęło 60 lat od wystrzelenia pierwszego sztucznego satelity Ziemi. To 4 października 1957 roku ZSRR wprowadził na orbitę satelitę Sputnik 1 za pomocą wariantu rakiety balistycznej R 7.  Satelita był kulisty, miał średnicę 58 cm i masę 83,6 kg. Satelita nie miał baterii słonecznych, więc przekazywał dane jedynie do wyczerpania się baterii. W zasadzie był to satelita techniczny, bez przyrządów naukowych, ale z przekazywanych danych można było wyciągać także pewne wnioski dotyczące górnych części atmosfery Ziemi. Orbita Sputnika 1 była dosyć niska i hamowanie przez atmosferę silne, więc ostatecznie po 92 dniach spłonął on w atmosferze. Kolejnymi sztucznymi satelitami były: Sputnik 2 (z psem na pokładzie), Explorer 1 i Vanguard 1. Explorer 1 dostarczył cennych danych o istnieniu tzw. pasów radiacji Van Allena. Vanguard 1 był pierwszym satelitą z bateriami słonecznymi, dzięki czemu dostarczał danych przez wiele lat. Był też umieszczony na dosyć dalekiej orbicie, dzięki czemu wciąż krąży wokół Ziemi. W taki sposób zaczynała się era kosmiczna ludzkości oraz tzw. wyścig kosmiczny pomiędzy ZSRR i USA. Wyścig ten przyczynił się do szybkiego rozwoju kosmonautyki i badań kosmicznych, w tym do załogowej wyprawy na Księżyc w 1969 roku i pośrednio do obecnych lotów do wszystkich planet Układu Słonecznego.

 

 

 

 

 

 

Studiuj z nami – zapraszamy!

Drodzy kandydaci na studia!

Przypominamy, że rekrutacja na studia na Wydziale Fizyki, w tym także na kierunek Geofizyka w Geologii, kończy się za kilka dni! Jeśli chcesz dołączyć do naszego grona zachęcamy do jak najszybszego zarejestrowania się na stronach IRK. Jeszcze jest kilka wolnych miejsc na naszym kierunku.

Zapraszamy!

Siła Coriolisa i geofizyka

Siła Coriolisa to jest siła pozorna, czyli siła wynikła z ruchu układu odniesienia, w którym chcemy opisać jakiś problem. Siła ta występuje, gdy układ odniesienia się obraca, a ciało porusza się względem tego obracającego się układu. Wielkość tej siły jest równa: 2 w V sin (A), gdzie w oznacza prędkość kątową obracającego się układu odniesienia (w radianach na sekundę), V jest prędkością ruchu ciała względem tego układu, zaś A jest kątem pomiędzy wektorem prędkości obrotowej i wektorem prędkości V. Ponieważ Ziemi się obraca i bardzo często opisujemy jakiś problem w tym układzie (np ruchy mas powietrza), więc siłę Coriolisa musimy uwzględniać. Jednym z jej efektów jest tworzenie się spiralnego układu chmur w niżu atmosferycznym.