Loty kosmiczne, kosmos

Podróż w kosmos

Kosmos rzeczywiście jest blisko- zaledwie 2 godziny jazdy samochodem, gdyby można było nim podróżować prosto w górę. Jest to jednak bardziej skomplikowane niż by się mogło wydawać. Po pierwsze, ogromna siła grawitacji przyciąga wszystko ku Ziemi. Bez względu na to jak wysoko podskoczymy, przyciąganie grawitacyjne Ziemi zawsze ściągnie nas z powrotem. Lecz jeślibyśmy potrafili się poruszać z prędkością 11km/s-czyli z II prędkością kosmiczną-moglibyśmy oderwać się od Ziemi i opuścić naszą planetę . Po drugie, w kosmosie nie ma powietrza- zaczyna się on powyżej atmosfery ziemskiej. Tak więc w kosmosie możemy posługiwać się tylko pojazdami, które nie potrzebują powietrza, by wystartować lub się przemieszczać. Warunki te spełniają rakiety.

Wyprawa

W ciągu ostatnich 25 lat mieliśmy sposobność bezpośredniego badania Wszechświata. Rakiety wyniosły nad ziemię dziesiątki statków kosmicznych. Sondy badały z bliskiej odległości wszystkie planety z wyjątkiem Plutona. Statki kosmiczne lądowały na Marsie i Wenus, a astronauci spacerowali po Księżycu. Coraz więcej ludzi będzie miało możliwość badania Układu Słonecznego w przyszłym stuleciu, kiedy ziemscy osadnicy założą bazy na księżycu i Marsie. Będą to miejsca startu dla przyszłych wypraw ku gwiazdom.
Mieszkanie w Kosmosie

Pierwsze podróże astronautów w kosmos w latach 60. polegały na krótkich wypadach, trwających zaledwie kilka godzin. Jednak kiedy Amerykanie rzucili wyzwanie ZSRR, kto pierwszy wyśle człowieka na Księżyc przed końcem dekady, zaczęto udoskonalać statki kosmiczne, tak aby astronauci mogli przebywać w nich dłużej. Po wyścigu na Księżyc, sytuacja zmieniła się. Oba kraje stwierdziły, że przebywanie ludzi w kosmosie jest zbyt kosztowne i niebezpieczne. Aby uzasadnić swoją obecność na pokładzie, astronauci musieli wykazać się wydajną pracą. Kosmos zmienił oblicze - ze sceny heroicznych czynów i "wojen gwiezdnych" przeobraził się w poligon testowania nowych technologii. Rosjanie przetarli szlak, budując stacje kosmiczne Salut oraz Mir, gdzie astronauci, mogli prowadzić eksperymenty trwające tygodnie, miesiące, a nawet lata. Stany zjednoczone dokonywały krótszych eksperymentów na wahadłowcach, a obecnie konstruują własną stację kosmiczną. Zapowiada to możliwość przebywania w kosmosie przez dłuższy czas.

Wahadłowiec - pojazd wielokrotnego użytku.

Umieszczanie satelitów na orbicie za pomocą rakiet jest kosztowne, ulęgają one całkowitemu zniszczeniu. Amerykański wahadłowiec obniża koszty podróży kosmicznej dzięki wielokrotnemu wykorzystaniu. Podczas startu jest on wynoszony w kosmos przez dwie wspomagające rakiety na paliwo stałe, które wytwarzają krótkotrwały, Lech potężny ciąg. Następnie wykorzystane rakiety spadają do oceanu, skąd są wyławiane i wykorzystywane ponownie. Jedna tylko część układu ulega zniszczeniu- wielki zbiornik paliwa zasilającego silnik wahadłowca. Zbiornik odrzucany jest w ósmej minucie lotu, kiedy wahadłowiec znajduje się już w przestrzeni kosmicznej. Podczas wyprawy, która zazwyczaj trwa tydzień, astronauci mogą umieścić na orbicie kilka satelitów, wykonać eksperymenty w przestrzeni kosmicznej, a nawet naprawić zniszczone satelity. Po zakończeniu wyprawy, wahadłowiec, chroniony przez setki żaroodpornych płytek, wchodzi do atmosfery i zbliża się ku Ziemi niczym szybowiec.

Rakieta nośna Sojuz/Fregat

I stopień - napędzany jest ciekłym tlenem i naftą, działa przez 118 sekund po starcie.

II stopień - działa przez 290 sekund, posiada podobnie jak I stopień 3 dysze napędzane na paliwo jak w I stopniu.

III stopień - Odpalenie III stopnia następuje na 2 sekundy przed zamknięciem II. Umożliwia sterowanie rakietą w trzech kierunkach, działa przez 240 sekund.

Fregata IV stopień - jest on odpalany na orbicie, jego zadaniem jest wydostać ładunek użyteczny z Ziemskiej grawitacji. Fregata jest nie zależna od III pozostałych stopni rakiety Sojuz, posiada własny system telemetryczny pozwalający na orientowanie się w przestrzeni.

Ładunek użyteczny - znajduje się nad Fregatą, przeznaczona jest na niego przestrzeń w kształcie walca o średnicy 3,715 m i wysokości 7,7 m. W tym przypadku jest to marsjański orbiter Mars Express i lądownik Beagle 2.

Jak pracuje rakieta?

Silniki rakiet są doskonałą ilustracją zasady, że każda akcja wywołuje reakcje. Ciekły wodór i ciekły tlen mieszają się w komorze, gdzie zachodzi nieustanne spalanie. Wydzielające się gazy wywierają ogromne ciśnienie na ściany komory, za wyjątkiem jej tylnej części, gdzie wylatują przez dyszę. Na przód komory działa jednak duża siła . Siła ta stanowiąca reakcje na ciśnienie gorących gazów – pcha rakietę do przodu.

Lot na księżyc

Wyścig w kosmosie trwał nadal. Technologie unowocześniano, wprowadzano innowacje. Jednak smaczku całemu wyścigowi dodawał cel jakim był Księżyc. Podczas jednego ze swoich przemówień John F. Kennedy obiecał, że przed końcem dekady lat sześćdziesiątych na powierzchni Księżyca stanie Amerykanin. Było to zagrania Va Banque, ponieważ takiej gwarancji nie dawał żaden naukowiec.

W lipcu 1964 roku uzyskano dokładne zdjęcia Księżyca, dzięki sondzie Ranger 7. W październiku tego samego roku Rosjanie wystrzelili pierwszego Woschoda - następcę Wostoka, na pokładzie którego znajdowała się 3 osobowa załoga. Miesiąc później Amerykanie uzyskali zdjęcia Marsa z odległości 9 tysięcy kilometrów dzięki sondzie Mariner 4.

W marcu 1965 roku po raz pierwszy dokonano spaceru w kosmosie - osobą, która się na to odważyła, był Aleksiej Leonow.

31 stycznia 1966 roku uzyskano najdokładniejsze w owym czasie zdjęcia powierzchni Księżyca, dzięki Radzieckiej sondzie Łuna 9, której udało się wylądować na jego powierzchni.

Kolejne osiągnięcia w dziedzinie astronautyki już nie przykuwały uwagi opinii publicznej, gdyż nieco spowszedniały. Aż do 16 lipca 1969, kiedy to w USA miał miejsce start statku Apollo 11. Był to pierwszy lot załogowy na Księżyc. Neil Armstrong i Edwin Aldrin przez 22 godziny przebywali na jego powierzchni. Było to największe dokonanie człowieka w historii ludzkości, a jednocześnie znaczący punkt dla USA w trwającym kosmicznym wyścigu.

12 kwietnia 1981 roku wystartował pierwszy statek wielokrotnego użytku, tzw. prom kosmiczny, o nazwie Columbia. Obecnie jest to najbardziej opłacalna metoda transportu materiałów w przestrzeń kosmiczną, choć i tak nie należy do najtańszych. Jednym z wyzwać, którym musi obecnie podołać ludzkość, jest maksymalne obniżenie kosztów transportu jednostkowej tony ładunku na orbitę.

Ważnym epizodem w dziedzinie eksploracji kosmosu jest stacja orbitalna Mir, która mimo licznych usterek i kłopotów esklaatacyjnych, była pierwszą stale zasiedloną stacją orbitalną. Jej budowę rozpoczęto 20 lutego 1986 roku, natomiast ostatecznie zlikwidowano na początku 2001 roku. Innym ważnym obiektem działającym do dnia dzisiejszego jest teleskop Habla, dostarczający cennych zdjęć najdalszych rejonów galaktyki.

Obecnie, po upadku Związku Radzieckiego, nie istnieje już wyścig w kosmos. Przed ludzkością istnieją ważne wyzwania w tej dziedzinie, którym sprostać może jedynie społeczność międzynarodowa.

Podbój kosmosu? Obecnie może nie za duży i niezbyt zauważalny, ale jednak. Prostym przykładem nam wynalazki i innowacje, które na początku pojawiły się na potrzeby lotów kosmicznych. Jednym z takich wynalazków jest teflon, czyli związek do którego ciężko cokolwiek przykleić - znalazł doskonałe zastosowanie w przypadku patelni i naczyń kuchennych. Poza tym wszelkiego typu stopy i stale, w tym stale chirurgiczne. Do tego nowoczesne materiały, poszycia.

Bez wątpienia kolejnym celem człowieka jest Mars, a następnie księżyce Jowisza. Jest to jednak nadal bardzo odległy cel. Nie dysponujemy odpowiednimi technologiami, umożliwiającymi chociażby długotrwałe przebywanie w małej przestrzeni bez szwanku dla zdrowia fizycznego i psychicznego. Nie wiadomo jak po kilkumiesięcznym locie na Marsa zachowywali by się astronauci. Rozwiązaniem problemu mogło by się okazać przyspieszenie pojazdów kosmicznych, które budowane w obecnej technologii paliw, osiągnęły już granice swoich osiągów. Przyszłość to napędy oparte na zimnej fuzji lub antymaterii. Być może będą to zgoła inne napędy. Niestety jak do tej pory pozostają one jedynie w sferze obliczeń. Jakże emocjonujący będzie moment pierwszego lądowania człowieka na Marsie - obyśmy tego doczekali.

Sztuczny satelita to obiekt stworzony przez człowieka który krąży wokół jakiegoś ciała niebieskiego, np. wokół Ziemi. Pierwszym w historii sztucznym satelitą był radziecki Sputnik 1, wysłany na orbitę w 1957 roku. Od tamtej pory wysłano dziesiątki takich urządzeń.

Pierwszym satelitą telekomunikacyjnym z prawdziwego zdarzenia był Telstar. Wprawdzie wcześniej prowadzone były eksperymenty z satelitami (a właściwie balonami) o nazwie Echo, lecz zarzucono ostatecznie ten pomysł. Telstar jako pierwszy przekazał na żywo sygnał wideo przez Atlantyk. Niestety, poruszał się on po orbicie i stacje nadawczo - odbiorcze miały z nim kontakty jedynie przez 20 minut - raz na jedno okrążenie Ziemi. Problem ten rozwiązano w jedyny sensowny sposób - satelity zaczęto umieszczać na tzw. orbicie geostacjonarnej. Oznacza to, że pozycja satelity względem dowolnego punktu na Ziemi nie zmienia się. Do pierwszych satelitów tego typu zalicza się Syncom'a 3 (inne nazwy to Early Bird i Intelsat 1). Nawiasem mówiąc należy on do korporacji Intelsat która posiada tyle satelitów rozmieszczonych w taki sposób, że zapewniają one przekaz telewizyjny z każdego kraju na Ziemi. Nie ma wiele konkurencyjnych firm, lecz z pewnością należy wymienić system Orbita wymyślony i wprowadzony w życie przez Rosjan. Do ciekawostek należy fakt, że nie wszystkie satelity w tym systemie nie są nieruchome względem Ziemi - niektóre poruszają się po orbitach eliptycznych.

Satelity tego typu są z pewnością jednymi z najpotrzebniejszych człowiekowi. Dzięki nim oglądane prognozy pogody są coraz bardziej dokładne, a ich sprawdzalność ciągle rośnie. Historycznym wydarzeniem w dziedzinie badania pogody za pomocą amerykańskich satelitów meteorologicznych było wysłanie pierwszego tego typu urządzenia o nazwie Tiros 1 w 1960 roku. W ciągu następnych kilku lat wysłano kolejne dziewięć Tirosów. Potem przyszedł czas na satelity ESSA i ITOS (te ostatnie to nic innego jak odświeżone i unowocześnione Tirosy). Można także spotkać nazwę NOAA, lecz jest to inna nazwa niektórych spośród podanych wcześniej satelitów. Wysłano także Tirosa N. Rosjanie także wysłali swoje maszyny - Meteor.

Niektóre z tych wszystkich maszyn pracują do dziś, większość jednak "udała się na emeryturę".
Do satelitów meteorologicznych geostacjonarnych należą GOES'y i Meteosaty.

Satelity wojskowe mają z reguły na celu np. rozpoznanie terenu czy zebranie informacji o sile czy technologii wroga. Do satelitów mających za zadanie fotografowanie z ogromną precyzją powierzchni Ziemi należą: Big Bird, Discoverer, Keyhole (USA) oraz Kosmos (Rosja). Satelity wojskowe używane są również do komunikacji: Fltsatcom i Leasat oraz do innych, mniej popularnych celów (np. Vela 12 - wykrywa promieniowanie radioaktywne).

W tym wypadku na szczególną uwagę zasługują satelity typu Navstar które umożliwiają pracę odbiornikom GPS. Mogą one wyznaczyć położenie odbiornika na ziemi z dokładnością do kilku centymetrów. Potrzebne do tego są jednak specjalne kody używane przez wojskowych. Zwyczajnym śmiertelnikom pozostają urządzenia ustalające pozycję z mniejszą dokładnością.

Inne satelity skonstruowane do podobnych celów to amerykański Transit i rosyjski Kosmos.

Jest to typ satelitów najbardziej interesujących astronomów. Umożliwiają one wykonywanie różnego rodzaju badań i pomiarów na orbicie. Mogą wykonywać zdjęcia wszechświata w widmie widzialnym (np. teleskop Hubble'a), podczerwonym (np. IRAS), nadfioletowym (np.

Komety, meteory i asteroidy

Kometa Hale-Bopp ma 40 km długości i przelatuje w pobliżu Ziemi co 4026 lat.
Oprócz planet i księżyców, naukowcy skatalogowali już tysiące asteroid i komet oraz obliczyli ich orbity. Kolejne tysiące pozostają nadal nieznane.

Komety

Komety to małe „brudne śnieżki”, zbudowane z mieszaniny lodu, zamarzniętych gazów i pyłów. To wszystko pozostałości wielkiego procesu powstania Układu Słonecznego. Komety poruszają się trzy razy szybciej niż asteroidy. Są widoczne tylko wtedy, kiedy zbliżą się do Słońca. Kometa Halleya ma 16 kilometrów długości i raz na 76 lat przechodzi w pobliżu Słońca. Kometa Hale-Boppa o długości 40 kilometrów zbliża się do Słońca raz na 4026 lat. Naukowcy twierdzą, że połowa krążących wokół Ziemi asteroid to „martwe” komety.

Meteory

Średnio dwa razy w tygodniu meteor wielkości poduszki spada w kierunku Ziemi i jeśli osiągnąłby swój cel, rozbiłby się z siłą bomby atomowej. Na szczęście, kiedy wpadnie w atmosferę Ziemi, 8,05 km nad powierzchnią planety, ulega zniszczeniu. Odłamek skały, który dotrze na Ziemię, nosi nazwę meteorytu. Codziennie Ziemię atakują miliony meteorów, większość wielkości ziarna piasku.

Jednak czasami większe meteory przedostają się przez ochronną tarczę i uderzają w Ziemię. Zwykle takie uderzenie ma katastrofalne skutki. Naukowcy sądzą, że jedna z takich ogniowych kul 65 milionów lat temu zderzyła się z Ziemią w Chicxulub na Jukatanie w Meksyku i doprowadziła do zagłady dinozaurów. Meteoryt miał prawdopodobnie 8 metrów średnicy.

ROJE METEORÓW

Asteroidy

Większość asteroidów w zdyscyplinowany sposób krąży wokół Słońca w pasie asteroidów między Marsem i Jowiszem. Niektóre uciekają ze swojej orbity, stwarzając zagrożenie dla mieszkańców Ziemi. Naukowcy sadzą, że asteroidy to pozostałości procesu powstawania Układu Słonecznego liczące 4,6 miliarda lat.
Asteroidy, zbudowane prawdopodobnie z metalu i skał, są różnej wielkości, od małego kamyka do olbrzymów wielkości 934 kilometrów.

Czarna dziura – obiekt astronomiczny, który tak silnie oddziałuje grawitacyjnie na swoje otoczenie, że nawet światło nie może uciec z jego powierzchni. Żaden rodzaj energii ani materii nie może opuścić czarnej dziury, jednak postuluje się istnienie zjawiska zwanego parowaniem czarnych dziur. Czarna dziura powstaje, kiedy gwiazda o masie przynajmniej 40-krotnie większej od Słońca zapada się pod wpływem własnego ciężaru po wyczerpaniu paliwa atomowego. Granica, po przejściu której nie jest możliwe wyrwanie się z pola grawitacyjnego czarnej dziury, nazywana jest horyzontem zdarzeń. Ma ona kształt sfery o wielkości wyznaczonej przez promień Schwarzschilda. Nie jest to powierzchnia tego obiektu, która może znajdować się wielokrotnie bliżej centrum geometrycznego układu. Materia wsysana do wnętrza czarnej dziury tworzy dysk akrecyjny generujący ogromne ilości promieniowania na skutek tarcia, jonizacji i silnego przyspieszenia podczas zbliżania się do czarnej dziury. Część zjonizowanej materii z dysku, pod działaniem pola elektromagnetycznego dysku, ucieka w kierunkach osi, tworząc ogromne dżety (jety). Zgodnie z hipotezą Hawkinga czarna dziura "paruje", co powoduje stały ubytek masy.

Pulsar jest rodzajem gwiazdy neutronowej wyróżniającym się tym, że wysyła w regularnych, niewielkich odstępach czasu impulsy promieniowania elektromagnetycznego (najczęściej promieniowanie radiowe).

Gwiazdy

To gorące rozżarzone kule gazowe, które powstają wewnątzr mgławic. Mogą się różnić rozmiarami, masą i temperaturą. Ich średnie wahają się od 450 razy mniejszych do ponad 1000 razy większych niż średnia Słońca (1,4 mln km). Słońce jest gwiazdą w centrum Układu Słonecznego, ma ok 5 miliardów lat i będzie świecić z podobną mocą przez następne 5 miliardów lat. Masy gwiazd zawierają się w przedziale od 1/20 do ponad 50 mas słonecznych a temperatury sięgają od 3000 do ponad 50000 stopni Celsjusza. Barwa gwiazdy określana jest przez jej temperaturę: najgorętsze gwiazdy są niebieskie a najchłodniejsze są czerwone. Słońce o temperaturze powierzchniowej 5 500 stopni Celsjusza jest żółte. Energia gwiazdy powstaje w reakcjach termojądrowych zachodzących w jądrze. Temperatura jądra Słońca wynosi ok 15 miliardów stopni Celsjusza.

Niebo gwiaździste

Gwiazdozbiór (konstelacja) to grupa gwiazd zajmujących pewien obszar nieba. Zazwyczaj gwiazdy te połączono w symboliczne kształty i nadano im nazwę pochodzącą z mitologii (np. Centaur, Cefeusz itp). Gwiazdy tworzące gwiazdozbiór nie są ze sobą zazwyczaj fizycznie związane a ich bliskie położenie na niebie jest wywołane geometrycznym efektem rzutowania ich położeń na sferę niebieską.

Gwiazdozbiory okołobiegunowe północne (dla Polski)

Cefeusz (łac. Cepheus, dop. Cephei, skrót Cep) – konstelacja znana w starożytności, przedstawia króla Etiopii, męża Kasjopei i ojca Andromedy, upamiętnionych sąsiednimi gwiazdozbiorami. Znajduje się na krawędzi Drogi Mlecznej i mimo że nie zawiera ciekawych obiektów takich jak jasne gromady gwiazd czy mgławice, obfituje w gwiazdy podwójne i zmienne, wśród nich bardzo znaną δ Cephei, od której nazwę wziął typ gwiazd zmiennych – cefeid, używanych do wyznaczania odległości we wszechświecie.

Kasjopeja (łac. Cassiopeia, dop. Cassiopeiae, skrót Cas), inaczej zwana też Kasjopea – gwiazdozbiór półkuli północnej, położony w obszarze Drogi Mlecznej.
Według legendy Kasjopeja była piękną, lecz zarozumiałą królową Etiopii, żoną króla Cefeusza i matką Andromedy. Na niebie jest przedstawiona, gdy siedzi na krześle. Jest to gwiazdozbiór łatwy do odszukania, gdyż jego główne gwiazdy układają się w kształt litery W.

Mała Niedźwiedzica (łac. Ursa Minor, dop. Ursae Minoris, skrót UMi) – niezbyt jasna, ale mimo to ogólnie znana konstelacja okołobiegunowa, ze względu na Gwiazdę Polarną (α UMi), leżącą +/- 1 stopień od północnego bieguna nieba i na końcu tzw. Małego Wozu. Przez starożytnych wyobrażana jako Arkas, syn zamienionej w Wielką Niedźwiedzicę Kallisto. W innych kulturach widziano w niej skrzydło Smoka.

Siedem najjaśniejszych gwiazd nazywanych jest Małym Wozem.

Smok (łac. Draco, dop. Draconis, skrót Dra) – konstelacja znana wielu starożytnym kulturom i przeważnie kojarzona z potworem reprezentującym siły chaosu, sprzeciwiające się uznanym bogom. W Babilonii była to Tiamat, a w Grecji Argos (vel Ladon), smok pilnujący hesperyjskich jabłek, które zdobyć musiał Herakles w jednej ze swoich 12 prac.
Starożytna chińska astrologia lokalizowała gwiazdozbiór Smoka między Małą i Wielką Niedźwiedzicą. Był on utożsamiany z pozytywną siłą sprawczą.

Wielka Niedźwiedzica (łac. Ursa Maior, dop. Ursae Maioris, skrót UMa) – gwiazdozbiór okołobiegunowy nieba północnego, a zarazem trzecia co do wielkości konstelacja nieba. W Polsce, a zatem na naszej szerokości geograficznej, widoczna przez cały rok.

Najjaśniejsze gwiazdy Wielkiej Niedźwiedzicy tworzą charakterystyczny i łatwy do odszukania na niebie układ Wielkiego Wozu, którego "dyszel" jest jednocześnie "ogonem" niedźwiedzicy.

Żyrafa (łac. Camelopardalis, dop. Camelopardalis, skrót Cam) zwana też Wielbłądem – gwiazdozbiór okołobiegunowy nieba północnego pomiędzy Gwiazdą Polarną a Woźnicą.
Po raz pierwszy opisany przez Jakoba Bartscha w 1614 r., któremu symbolizował wielbłąda Rebeki, na którym przybyła na spotkanie z Izaakiem. Najjaśniejsza gwiazda to β Cam (4,0 wielkości gwiazdowe). W Żyrafie znajdują się ponadto: gromada gwiazd NGC 1502, galaktyka spiralna NGC 2403.

Gwiazdozbiory zimowe
Bliźnięta, Byk, Cyrkiel, Gołąb, Jednorożec, Malarz, Mały Pies, Orion, Pompa, Rak, Rufa, Ryś, Wielki Pies, Woźnica, Zając.

Gwiazdozbiory wiosenne
Centaur, Hydra, Kruk, Kompas, Korona Północna, Lew, Mały Lew, Panna, Psy Gończe, Puchar, Sekstant, Skorpion, Waga, Warkocz Bereniki, Węgielnica, Wilk, Wolarz, Żagiel.

Gwiazdozbiory letnie
Delfin, Herkules, Indianin, Jaszczurka, Korona Południowa, Koziorożec, Lis, Lutnia, Luneta, Łabędź, Mikroskop, Ołtarz, Orzeł, Ryba Południowa, Strzała, Strzelec, Tarcza, Wąż, Wężownik, Wodnik, Żuraw, Źrebię.

Gwiazdozbiory jesienne
Andromeda, Baran, Erydan, Feniks, Pegaz, Perseusz, Piec, Ryby, Rzeźbiarz, Trójkąt, Wieloryb, Zegar.

Gwiazdozbiory okołobiegunowe południowe (dla Polski)
Góra Stołowa, Kameleon, Kil, Krzyż Południa, Ryba Latająca, Mucha, Oktant, Paw, Rajski Ptak, Rylec, Sieć, Trójkąt Południowy, Tukan, Wąż Wodny, Złota Ryba.