Otázky na Mgr. Antonína Vítka.Csc 2.

1. března 2009 v 11:13 | Tomáš Kovařík |  Korespondence s odborníky
... Zde je další díl otázek na pana Mgr. Antonína Vítka. Csc.

Milý Tomáši,

líbí se mi Tvoje otázky, tak se na ně budu snažit odpovědět co nejlépe:

Jak vlastně probíhá sestup raketoplánu z oběžné dráhy a kdy se naposledy zažehnou nějaké motory?

Raketoplán (stejně jako každé umělé kosmické těleso obíhající kolem Země) se pohybuje po oběžné dráze rychlostí přibližně 8 kilometrů za sekundu (to je přibližně 28 800 km/h). Zhruba hodinu před plánovaným přistáním se otočí svojí zádí proti směru letu a zapojí na přibližně 3 minuty ty dva větší motory na zádi (mají označení OMS, což je anglická zkratka Orbital Maneuvering System = Orbitální manévrovací systém). Jejich tah sníží rychlost raketoplánu o přibližně 100 metrů za sekundu. V důsledku toho se původní přibližně kruhová dráha změní tak, že její nejnižší bod (perigeum) je po manévru v blízkosti zemského povrchu. Raketoplán tedy letí po elipse a přibližně o půl hodiny později ve výšce 120 km nad povrchem země začne na něj působit aerodynamický odpor atmosféry. Raketoplán je přitom natočen tak, že má vysoko zdviženou příď (jeho podélná osa svírá se směrem letu úhel 30 stupňů). Proto se silně brzdí o atmosféru. Jeho rychlost je v té době asi 7,9 km/s, ale brzděním o atmosféru se rychle snižuje. Přitom se ale vzduch kolem raketoplánu silně zahřívá a proto musí mít raketoplán dobrou tepelnou ochranu, tu dělají keramické dlaždičky na jeho povrchu a uhlíkový materiál na náběžných hranách křídla a na přídi raketoplánu, protože tam je zahřívání od horkého vzduchu největší. Raketoplán letí atmosférou bez motoru, jako kluzák. Dělá přitom úmyslně zatáčky, opakovaně jednou vpravo, pak zase vlevo, protože tak ztrácí co nejvíc rychlosti. Když přiletí do blízkosti letiště, piloti udělají poslední zatáčku, aby se svým raketoplánem naletěli přesně na směr přistávací dráhy, pak vysunou asi 10 sekund před dosednutím podvozek. Po přistání se vypustí brzdicí padák, který pomůže brzdám na kolech raketoplán zastavit.

Z čeho je tvořen tepelný štít náběžných hran na křídlech raketoplánu? (mě je totiž divné že při startu může plastová izolační pěna rozbít něco, co se asi musí dělat velmi odolné a tvrdé)

Náběžné hrany (a také příď raketoplánu) je vyrobena z uhlík-uhlíkového kompozitu. Vyrábí se tak, že textilní látka se napustí umělou pryskyřicí (něco podobného jako epoxidová pryskyřice, co se používá normálně k lepení) a vytvaruje se do potřebného tvaru. Pak se dá do zvláštní pece, kde se vypálí bez přístupu vzduchu (v peci je čistý dusík, jinak by to shořelo). Vznikne trochu porézní, tvrdý, ale křehký polotovar, který se znovu napustí trochu jinou pryskyřicí a znova se vypálí. To se několikrát opakuje. Pak se skoro hotový výrobek potře směsí jemně rozemletého křemene a dalších látek a znovu se to vypálí. Tím dostane hotový díl jednak hladký povrch (podobně jako porcelán, který když ho rozbiješ, je na povrchu hladký ale uvnitř trochu porézní). Ta glazura jednak chrání na zemi díly náběžné hrany před vlhkostí, ale hlavně během sestupu, když se náběžná hrana zahřeje až na 1800 stupňů Celsia, zabraňuje přístupu vzduchu (kyslíku) k uhlíkovému vnitřku dílů náběžné hrany, které by jinak shořely. Materiál je sice dost tvrdý, ale přesto při velmi silném nárazu může popraskat. A na to bohužel za nepříznivých okolností stačí i dostatečně rychle letící kus pěnové izolace.

Měl bych šanci si bezpečně udělat model raketového motoru na tuhé pohonné látky a jaké bych mohl sehnat a použít? (našel jsem zatím jen dusičnan draselný, ale tam je napsáno že je to okysličovadlo takže nevím jestli se dá použít i jako palivo)

Domácí pokusy s přípravou raketového paliva nedoporučuji, je to nebezpečné (a navíc přípravu takových směsí dokonce zakazuje zákon). Jen na okraj - každé raketové palivo (správně se říká raketová pohonná látka) sestává z paliva a okysličovadla. Ano, dusičnan draselný je okysličovadlo a kdysi se používal k výrobě tzv. černého střelného prachu, který v minulosti byl i v náplni vojenských raket. Pouze směs paliva s okysličovadlem může hořet (bez přístupu vzduchu).

Nevíte jestli plánuje NASA nebo nějaká jiná kosmická organizace vybudovat nějakou základnu ve vesmíru?

Ano, tak zvaná Bushova kosmická iniciativa dala NASA za úkol koncem příštího desetiletí, přibližně kolem roku 2018 opět začít s lety na Měsíc s tím, že v následujícím desetiletí, tedy mezi roky 2020 a 2030 by měla být na Měsíci vybudována stálá základna.

Jakou nejvyšší rychlost (v km/h) vyvine raketoplán při startu na oběžnou dráhu?

Nejvyšší rychlost má v okamžiku, kdy jsou vypnuty hlavní motory SSME družicového stupně raketoplánu a když je odhozena vypotřebovaná nádrž ET. V tom okamžiku má rychlost necelých 8 km/s, tedy asi 28700 km/h.

Nešlo by na nádrži ET udělat tepelný štít který by uhelnatěl a pomalu odpadával? (např. z pryskyřice), nebo štít ze skelných vláken?

Nešlo. Hlavní důvod izolace není ochrana před aerodynamickým ohřevem (který by způsoboval odtavování a uhelnatění povrchu nádrže - to je princip, který se používat na lodích Vostok, Voschod, Gemini a Apollo pro tepelnou ochranu během přistávání kabin s posádkou a dodnes ho používají lodě typu Sojuz), ale zabránění ohřívání nitra nádrže s kapalným vodíkem a kapalným kyslíkem ještě před startem, aby se moc nevypařovala), ale hlavně aby se povrch nádrží moc neochladil a neusadilo by se na něm moc jinovatky a ledu, který by pak během startu odpadával.

Z čeho je tvořena izolační pěna na nádrži ET ?

Je to pěnový polyuretan, který má v sobě přimíchán drcený korek.

Dá se ve stavu beztíže říct že žádné těleso nemá hmotnost? (např. i raketoplán- měl by člověk ve stavu bez tíže šanci s ním pohnout kdyby se měl za co zapřít?)

Hmotnost stále má, nemá váhu. Beztíže na oběžné dráze je dynamický stav. Jde o to, že těleso na dráze vlastně stále "padá" k Zemi, ale protože v daném okamžiku "letí vodorovně" a Země pod ním je kulatá, tak stále "padá jakoby za roh". A všechno, co letí v družici, tak padá stejným způsobem, stejně rychle, takže na sebe třeba člověk a kosmická loď vzájemně vůbec žádnou silou nepůsobí a to je ten "stav dynamické beztíže"

Ale hmotnost stále má, se všemi důsledky. To znamená, že pro ni platí všechny tři Newtonovy pohybové zákony - zákon setrvačnosti, zákon síly a zákon akce a reakce. Kdybys chtěl "roztlačit" třeba raketoplán, a měl možnost se o něco opřít, tak by to šlo asi tak, jako kdybys chtěl na naprosté rovině vlastní silou roztlačit vagon o hmotnosti sto tun s dobře naolejovanými ložisky - šlo by to, někteří siláci něco podobného předvádějí, ale šlo by to pomalu a stálo by to hodně sil.


Zdraví

AV

 

1 člověk ohodnotil tento článek.

Komentáře

1 maniak maniak | 11. prosince 2012 v 19:18 | Reagovat

jakou rychlost musí vyvinout raketa aby vzlétla

2 blue dresses blue dresses | E-mail | Web | 11. ledna 2013 v 11:01 | Reagovat

Excellent! I appreciate your contribution to this matter. It has been useful. my blog:
http://www.isdress.org/Bridesmaid-Dresses.html

3 Tony Tony | Web | 17. května 2013 v 13:16 | Reagovat

Moc pěkný.

Nový komentář

Přihlásit se
  Ještě nemáte vlastní web? Můžete si jej zdarma založit na Blog.cz.
 

Aktuální články

Reklama