Dane INFORMACYJNE Dane INFORMACYJNE Nazwa szkoły:

Prezentacja na temat: "Dane INFORMACYJNE Dane INFORMACYJNE Nazwa szkoły:"— Zapis prezentacji:

1

2 Dane INFORMACYJNE Dane INFORMACYJNE Nazwa szkoły:
Zespół Szkół Technicznych im. Leona Kruczkowskiego w Jastrowiu ID grupy: 97/4 MF-G1 Kompetencja: Matematyczno- Fizyczna Temat projektowy: Loty Kosmiczne Semestr III / rok szkolny 2010/2011

3 Prezentacja przygotowana przez grupę, w skład której wchodzą:
Konofał Wojciech Lach Jakub Soroka Grzegorz Rennack Aleksandra Biały Bartosz Czerkas Marek Małecki Dariusz Najdek Sylwia Sutkowska Aneta Rambolińska Monika pod kierownictwem pani Małgorzaty Krużyńskiej

4 Tytuł Tematu Projektowego:
Loty Kosmiczne

5 Program Apollo-Sojuz Program Apollo-Sojuz – był to pierwszy wspólny załogowy lot kosmiczny przeprowadzony przez ZSRR (program Sojuz) i Stany Zjednoczone (program Apollo). Był to także ostatni lot kapsuły Apollo.

6 Cele Program Apollo-Sojuz, który był pierwszym międzynarodowym programem kosmicznym, został zaprojektowany w celu zbadania zgodności miejsc spotkania i systemów dokujących dla amerykańskich i radzieckich statków kosmicznych, aby otworzyć drogę do międzynarodowej przestrzeni ratowniczej, jak również przyszłości wspólnych załogowych lotów.

7 Załoga Programu – USA 1. 2. Donald K. Slayton ps. „Deke” – specjalista dokowania 2. Vance D. Brand – pilot modułu dowodzenia 3. Thomas P. Stafford - dowódca 3.

8 Walerij Kubasow - inżynier
Załoga Programu – ZSRR Walerij Kubasow - inżynier Aleksiej Leonow - dowódca

9 Program Apollo-Sojuz - Statki Kosmiczne
W programie były używane istniejące już statki kosmiczne Apollo i statki Sojuz. Statek Apollo był niemal identyczny do tego co krążył na orbicie księżyca, a później sprowadzającego astronautów na Skylab. Statek kosmiczny Sojuz był podstawowym radzieckim statkiem kosmicznym, który jest stosowany od czasu jego wprowadzenia w 1967 roku. Moduł dokowy został zaprojektowany i zbudowany przez NASA, który miał za zadanie służyć jako transfer między dwoma statkami.

10 Program Apollo-Sojuz - Lot
Przebieg lotu kosmicznego: Kapsuły zostały wystrzelone w odstępie siedmiu i pół godziny, 15 lipca. Pojazdy wykonały manewr cumowania dwa dni później, a po trzech godzinach od połączenia Leonow i Stafford podali sobie ręcę przez otwarty właz Sojuza. Połączenie pojazdów trwało 44 godziny – w tym czasie załogi przeprowadziły wspólne eksperymenty naukowe, wymieniły się upominkami itd. Powtarzany był kilkakrotnie manewr dokowania. Pojazd radziecki pozostał na orbicie przez 5 dni, a Amerykański 9.

11 Program Apollo Seria amerykańskich lotów kosmicznych w latach Celem programu było lądowanie człowieka na Księżycu, a następnie jego bezpieczny powrót na Ziemię. Zadanie zostało zrealizowane w 1969 roku, w czasie misji Apollo 11. Program był kontynuowany do roku 1972 w celu przeprowadzenia dokładniejszej naukowej eksploracji Księżyca.

12 Program Apollo to trzeci program amerykańskich lotów kosmicznych z udziałem ludzi.
Podstawowym celem programu było lądowanie człowieka na Srebrnym Globie i jego bezpiecznym powrotem na Ziemię.

13 Rodzaj Misji Mając za cel lądowanie na powierzchni Księżyca, projektanci stanęli przed wyzwaniem pogodzenia ze sobą minimalizacji ryzyka utraty zdrowia i życia przez astronautów, braku ich umiejętności oraz ograniczeń stosowanej technologii. Rozważano trzy możliwe do przeprowadzenia rodzaje misji:

14 1. Lot Bezpośredni Wystrzelenie bezpośrednio z Ziemi statku kosmicznego, który dotarłby do powierzchni Księżyca, lądował, a następnie powrócił w całości na Ziemię. Wymagało by to zastosowania rakiety nośnej o sile przekraczającej jakiekolwiek wtedy dostępne.

15 2. Spotkanie Na Orbicie Okołoziemskiej
Wymagane było wystrzelenie dwóch rakiet Saturn V - jednej z statkiem kosmicznym a drugiej z paliwem. Na orbicie nastąpiłoby przekazanie paliwa do statku kosmicznego w ilości zapewniającej lot, lądowanie i powrót z Księżyca. Także w tym przypadku cały statek kosmiczny musiałby lądować na powierzchni Księżyca.

16 3. Spotkanie Na Orbicie Okołoksiężycowej
Statek kosmiczny składał się z modułu serwisowego i dowodzenia oraz modułu lądownika. Moduł dowodzenia zawierał system zdolny do podtrzymywania życia dla trzyosobowej załogi przez okres pięciu dni podróży na Księżyc oraz umożliwiał bezpieczne wejście w atmosferę ziemską w czasie powrotu.

17 Ilość Lotów Program składał się z 11 lotów załogowych – począwszy od Apollo 7 a skończywszy na 17. Wszystkie starty odbywały się na przylądku Canaveral. Apollo 7 i Apollo 9 były ziemskimi misjami orbitalnymi, Apollo 8 i Apollo 10 były księżycowymi misjami orbitalnymi, pozostałe sześć lotów poza Apollo 13 zakończyły się lądowaniem na Księżycu.

18 Opis Lotów Lot Start Uwagi Apollo 7 Apollo 8 Apollo 9 Apollo 10
Testy na orbicie okołoziemskiej. Apollo 8 r. Oblot Księżyca. Apollo 9 r. Testy na orbicie okołoziemskiej. Apollo 10 r. Testy na orbicie okołoksiężycowej, zbliżenie do Księżyca na 14 km. Apollo 11 r. Pierwsze lądowanie na Księżycu. Apollo 12 r. Lądowanie w pobliżu sondy Surveyor 3, która wylądowała w 1967 r. Apollo 13 r. Wybuch w module napędowym statku Apollo, powrót bez lądowania na Księżycu. Apollo 14 r. Shepard gra w golfa na Księżycu Apollo 15 r. Pierwsza misja z pojazdem LRV. Apollo 16 r. Pierwsze badanie wyżyny księżycowej, użycie kamery ultrafioletowej, Lunar Rover. Apollo 17 r. Ostatnie lądowanie na Księżycu, Lunar Rover. Opis Lotów

19 Człowiek Na Księżycu

20 Przez wieki człowiek marzył o podboju i poznaniu Wszechświata
Przez wieki człowiek marzył o podboju i poznaniu Wszechświata. Rozwijająca się technologia rakietowa sprawiła, że te marzenia stały się możliwe. Człowiek bez wahania wykorzystał możliwości tej technologii do realizacji swych celów - podboju Kosmosu. W maju 1961 roku John Fitzgerald Kennedy, ówczesny prezydent Stanów Zjednoczonych, obiecał, że pod koniec dekady Amerykanin stanie na Księżycu. Ten plan został zrealizowany 20 lipca 1969r. Należy pamiętać, że był to okres największego nasilenia zimnej wojny. Program Apollo przyczynił się do powstania nowych niesamowitych technologii, które wpłynęły na dzisiejszy obraz Świata.

21 Pierwszym ziemskim obiektem, który dotarł na Księżyc w 1956 roku była radziecka sonda „Luna 2”. Zanim rozbiła się o powierzchnię Księżyca przesłała na Ziemię pierwsze zdjęcie Srebrnego Globu. W tym samym roku Luna 3 okrążyła naszego naturalnego satelitę , dostarczając pierwszych zdjęć jego niewidocznej strony. W 1962 roku pierwszy amerykański próbnik, "Ranger IV", osiągnął Księżyc. Misja nie zakończyła się pełnym sukcesem, gdyż rozbił się o skały. W latach "Renger VI, VII, IX " dostarczyły naukowcom ponad zdjęć, w tym pierwszych zbliżeń powierzchni Księżyca.

22 Po "Rangerach" NASA wysłała na Księżyc sondy ,,Surveyor’’ - obserwator, które dokonały miękkich lądowań i przeprowadziły analizy gruntu. Jednocześnie sondy "Lunar Orbiter", zaopatrzone w specjalne aparaty wysokiej rozdzielności, zdołały sfotografować około 95% powierzchni Srebrnego Globu. Zdjęcia te posłużyły do wyboru korzystnych miejsc do lądowania statku załogowego.

23 Wysłanie człowieka na Księżyc wiązało się również z koniecznością dokonania znacznego postępu w załogowych lotach kosmicznych. 12 kwietnia 1961 roku z kosmodromu Bajkonur wystartował statek kosmiczny "Wostok 1", na którego pokładzie znajdował się, po raz pierwszy w historii, człowiek - radziecki major lotnictwa, Jurij Gagarin. Pierwszy kosmonauta okrążył Ziemię w odległości od 175 do 327 kilometrów i po około dwóch godz. wylądował.

24 Program „Apollo” wznowiono w październiku 1968 roku, ze zmodyfikowanym statkiem i większą rakietą nośną. „Apollo 7” został wyniesiony na orbitę okołoziemską na swego rodzaju rekonesans. Przed wysłaniem „Apollo 7” NASA pospiesznie przygotowała następny lot, zaniepokojona doniesieniu o radzieckich planach załogowego lotu dookoła Księżyca. Radziecki lot nie doszedł do skutku, a w grudniu 1968 roku NASA odniosła wielki sukces, gdy „Apollo 8” dziesięciokrotnie okrążył Księżyc i bezpiecznie powrócił na Ziemię.

25 Ten lot był znacznie bardziej skomplikowany od planowanego przez Rosjan „prostego” lotu wokół Księżyca i z powrotem na Ziemię. Amerykanie spędzili 20 godz. na orbicie księżycowej. W statku znajdowali się wówczas: Frank Borman, Jomes Lovell William Anders.

26 Byli oni pierwszymi astronautami którzy stanęli na Srebrnym Globie.
16 lipca 1969r. trójstopniowa rakieta „Saturn V” została wystrzelona z przylądka Conaveral na Florydzie. Na szczycie kolosa umieszczono statek „Apollo 11” z : Neilem Amstrongiem, Edwinem Aldrinem, Michaelem Collinsem. Byli oni pierwszymi astronautami którzy stanęli na Srebrnym Globie.

27 Pojęcia Powszechność oddziaływań grawitacyjnych.
Prawo powszechnego ciążenia. Siła dośrodkowa i odśrodkowa i bezwładność. Prędkości kosmiczne. Przeciążenie, nieważkość, niedociążenie, Zasady Dynamiki Newtona. Zasada zachowania pędu i energii mechanicznej. Prawa Keplera. Napęd statków kosmicznych.

28 1.Powszechność Oddziaływań Grawitacyjnych
Ciążenie powszechne to jedno z czterech oddziaływań podstawowych wyróżnianych przez fizykę. Najważniejszą cechą grawitacji jest jej powszechność. Ciążenie działa tak samo na wszystkie obiekty fizyczne niezależnie od ich natury. Nie można w żaden sposób ani odizolować żadnego obiektu od wpływu ciążenia, ani zakłócić tego wpływu.

29 2.Prawo Powszechnego Ciążenia
Każdy obiekt we wszechświecie przyciąga każdy inny obiekt z siłą, która jest wprost proporcjonalna do iloczynu ich mas i odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości między ich środkami. Jest to ogólne prawo fizyczne, bazujące na empirycznych obserwacjach Newtona, które nazwał on indukcją. W języku współczesnym prawo to brzmi następująco : Między dowolną parą ciał posiadających masy pojawia się siła przyciągająca, która działa na linii łączącej ich środki, a jej wartość rośnie z iloczynem ich mas i maleje z kwadratem odległości.

30 Gdzie: Matematycznie związek ten wyraża się wzorem:
G – stała grawitacji, m1 – masa pierwszego ciała, m2 – masa drugiego ciała, Fi – wektor łączący środki mas obu ciał, r2 - jest długością tego wektora, - jest wersorem osi łączącej środki mas obu ciał.

31 Wartość siły określa wzór:
3.Siła Dośrodkowa Siła powodująca zakrzywianie toru ruchu ciała, skierowana wzdłuż normalnej – prostopadle - do toru, w stronę środka jego krzywizny. Wartość siły określa wzór: Gdzie: Fd – siła dośrodkowa, m – masa ciała, v2 – prędkość ciała, r – promień krzywizny toru ruchu.

32 W ruchu po okręgu, powyższy wzór można wyrazić:
Gdzie: Fd – siła dośrodkowa, m – masa ciała, r – promień krzywizny toru ruchu. w – prędkość kątowa.

33 Siła dośrodkowa Fs w ruchu po okręgu.

34 Wartość siły określa wzór:
3.Siła Odśrodkowa Jedna z sił bezwładności występująca w obracających się układach odniesienia. Układy takie zalicza się do układów nieinercjalnych. Wartość siły określa wzór: Gdzie: m – masa, v – prędkość, w - chwilowa prędkość kątowa, r – promień krzywizny toru

35 3.Bezwładność Właściwość wszystkich ciał materialnych, polegająca na tym, że jeśli na ciało nie działa siła lub działające siły równoważą się, to porusza się ono ruchem jednostajnym lub pozostaje w spoczynku. Nieznane są ani źródła jej pochodzenia ani mechanizmy jej powstawania, większość fizyków przyjmuje bezwładność jako cechę materii.

36 4.Prędkości Kosmiczne Prędkość początkowa, jaką trzeba nadać dowolnemu ciału, by jego energia kinetyczna pokonała grawitację wybranego ciała niebieskiego. Pierwsza prędkość kosmiczna - to najmniejsza pozioma prędkość, jaką należy nadać ciału względem przyciągającego je ciała niebieskiego, aby ciało to poruszało się po zamkniętej orbicie. Z tak określonych warunków wynika, że dla ciała niebieskiego o kształcie kuli, orbita będzie orbitą kołową o promieniu równym promieniowi planety. Ciało staje się wtedy satelitą ciała niebieskiego.

37 Pierwszą prędkość kosmiczną można wyznaczyć zauważając, że podczas ruchu orbitalnego po orbicie kołowej siła grawitacji stanowi siłę dośrodkową: Gdzie: G – stała grawitacyjna, M – masa ciała niebieskiego, m – masa rozpędzanego ciała czyli satelity krążącego wokół ciała niebieskiego, R – promień orbity satelity krążącego wokół ciała niebieskiego.

38 Przykładowe wartości I prędkości kosmicznej:

39 5.Przeciążenie Jest to stan, w jakim znajduje się ciało poddane działaniu sił zewnętrznych innych, niż siła grawitacji, których wypadkowa powoduje przyspieszenie inne niż wynikające z siły grawitacji. Przyjęto wyrażać przeciążenie jako wielokrotność standardowego przyspieszenia ziemskiego. Tak zdefiniowane przeciążenie jest wektorem, mającym kierunek i zwrot. Przeciążenie może mieć wyłącznie wartość dodatnią lub równą 0.

40 Największe i najkrócej działające, przeciążenia występują w trakcie katapultowania - 22g i podczas walki powietrznej samolotu myśliwskiego - 10 g. Człowiek w stanie spoczynku poddany jest przeciążeniu 1 g, a w stanie nieważkości 0 g. Długotrwałe przeciążenie doprowadza do zaburzeń widzenia, a im większa jest wartość przeciążenia tym krócej może ono działać na organizm bez obawy o niekorzystny wpływ na stan zdrowia.

41 Największe Przeciążenia Przeżyte Przez Człowieka
Dobrowolne: ppłk John Stapp w 1954 r. doznał przeciążenia 46,2 g w saniach rakietowych. W wyniku tego eksperymentu popękały mu naczynia krwionośne w gałce ocznej - okresowa utrata wzroku, który J. Stapp odzyskał – szczęśliwie siatkówki w oczach nie były uszkodzone. Mimowolne: kierowca Formuły 1, David Purley, doświadczył przeciążenia równego średnio 179,8 g w roku 1977, gdy wyhamował ze 173 do 0 km/h na długości 66 cm, w wyniku uderzenia w ścianę.

42 5.Niedociążenie Jest to pozorne zmniejszenie się ciężaru ciała pod wpływem sił bezwładności w nieinercjalnym układzie odniesienia. Występuje wtedy, gdy siła bezwładności zwrócona jest przeciwnie do siły grawitacji, jednak powodujące ją przyspieszenie a musi być mniejsze od przyspieszenia grawitacyjnego g. Wypadkowa tych sił jest wtedy mniejsza niż ciężar. Może ona wynosić od 0 do 1 g, ale nie może przyjmować skrajnych wartości 0 i 1. Stanu niedociążenia można doświadczyć np. w windzie, która przyspiesza, jadąc w dół lub hamuje, jadąc do góry.

43 5. Nieważkość Jest to, stan, w którym działające na ciało siły zewnętrzne nie wywołują wzajemnych ciśnień jego cząstek na siebie, a ciśnienia wywołane własnymi siłami grawitacji są właściwie równe zeru ze względu na małą masę. Nieważkość występuje np. przy swobodnym spadaniu ciał, gdy nie działają inne siły zewnętrzne poza grawitacyjnymi - opór powietrza, a więc na orbitach sztucznych satelitów i planetoid.

44 Na Ziemi nieważkość można uzyskać na okres 1 minuty w samolocie poruszającym się po torze keplerowskim. Wpływ nieważkości na żywe organizmy przejawia się wrażeniem spadania, zawrotami głowy, nudnościami, zakłóceniami w działaniu układu krążenia, trudnościami w wykonywaniu ruchów i ich koordynacji oraz odwapnieniem kości.

45 Uczestnicy lotu parabolicznego w samolocie w stanie nieważkości

46 6. Zasady Dynamiki Newtona
Pierwsza Zasada Dynamiki W inercjalnym układzie odniesienia, jeśli na ciało nie działa żadna siła lub siły działające równoważą się, to ciało pozostaje w spoczynku lub porusza się ruchem jednostajnym prostoliniowym. Mówi ona, jak zachowuje się ciało, gdy nie działają na nie żadne siły, lub gdy działanie tych sił równoważą się. Bezwładność jest to skłonność ciała do zachowania poprzedniego stanu ruchu - kierunku, zwrotu i szybkości. Jeśli wypadkowa sił działających na ciało jest równa zeru, to ciało pozostaje w spoczynku lub porusza się ruchem jednostajnym prostoliniowym.

47 Druga Zasada Dynamiki Jeśli siły działające na ciało nie równoważą się to ciało porusza się z przyspieszeniem wprost proporcjonalnym do siły wypadkowej, a odwrotnie proporcjonalnym do masy ciała. Zasadę tę wyrażamy następującym wzorem: F= m*a. Z tego równania możemy również wyznaczyć definicję jednostki siły: siła ma wartość 1 N, jeżeli ciało o masie 1 kilograma doznaje w wyniku jej działania przyspieszenia równego 1 m/s2.

48 Trzecia Zasada Dynamiki
Oddziaływania ciał są zawsze wzajemne. Siły wzajemnego oddziaływania dwóch ciał mają takie same wartości, taki sam kierunek, przeciwne zwroty i różne punkty przyłożenia. Ta zasada dynamiki nazywana jest zasadą akcji i reakcji. Ciała zawsze oddziałują na siebie wzajemnie. Każda akcja wywołuje równą jej i przeciwnie skierowaną reakcję. Prawo powszechnego ciążenia Newtona stwierdza, że między dwoma ciałami działa siła przyciągająca, proporcjonalna do ich mas i odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości między nimi.

49 7.Zasada Zachowania Pędu i Energii Mechanicznej.
Jeżeli na jakiś układ ciał nie działają siły zewnętrzne, wtedy układ ten ma stały pęd czyli Zmienić pęd układu może tylko siła działająca z zewnątrz układu. Wzór: Jeżeli F = 0 to p = const. Zasada zachowania pędu może być traktowana jako alternatywna postać pierwszej zasady dynamiki Newtona, jako że omawiany przypadek braku siły zewnętrznej rozpatrywany jest w układzie inercjalnym.

50 W dowolnym ruchu przebiegającym bez tarcia energia mechaniczna układu izolowanego jest stała. Emechaniczna = const Zmienić energię mechaniczną ciała można tylko poprzez dostarczenie jej z zewnątrz, lub w wyniku oddania obiektom zewnętrznym.

51 8. Prawa Keplera. Trzy prawa astronomiczne opisujące ruch planet wokół Słońca odkryte przez Jana Keplera. Pierwsze prawo - Każda planeta Układu Słonecznego porusza się wokół Słońca po elipsie, w której w jednym z ognisk jest Słońce.

52 Elipsę można opisać na kilka sposobów, w astronomii najczęściej opisuje się elipsy podając ich wielką półoś (a) oraz mimośród (e), który określa stopień spłaszczenia elipsy. Mimośród elipsy e jest równy stosunkowi długość odcinka c między środkiem, a jednym z ognisk do długości wielkiej półosi: Mimośrody orbit planet w naszym układzie są w większości niewielkie. Poza Merkurym dla którego mimośród przekracza nieco wartość 0,2, eliptyczności orbit pozostałych planet są poniżej 0,1. Na przykład mimośród elipsy orbity Ziemi wynosi 0,0167 co oznacza, że wielka oś elipsy orbity Ziemi jest dłuższa od krótkiej osi niewiele więcej niż 0,01% jej długości.

53 Drugie prawo - w równych odstępach czasu, promień wodzący planety poprowadzony od Słońca zakreśla równe pola. Wynika stąd, że w peryhelium planeta porusza się szybciej niż w aphelium czyli planeta w ciągu takiego samego czasu przebywa dłuższą drogę (ΔS) w pobliżu peryhelium, niż w pobliżu aphelium. Na przykład dla orbity Ziemi prędkość liniowa w peryhelium wynosi 30,3 km/s, zaś w aphelium 29,3 km/s.

54 Trzecie prawo - stosunek kwadratu okresu obiegu planety wokół Słońca do sześcianu wielkiej półosi jej jest stały dla wszystkich planet w Układzie Słonecznym. Można to zapisać wzorem: Gdzie: T1, T2 – okresy obiegu dwóch planet, a1, a2 – wielkie półosie orbit tych planet. Z prawa tego wynika, że im większa orbita, tym dłuższy okres obiegu, oraz że prędkość liniowa na orbicie jest odwrotnie proporcjonalna do pierwiastka promienia orbity.

55 9.Napęd statków kosmicznych.
Podstawy Podróży 1.Napęd na paliwo 2.Napęd chemiczny 3.Napęd jądrowy 4.Napęd termojądrowy 5.Antymateria 6.Żagle słoneczne 7.Żagle magnetyczne

56 Podstawy Podróży Ziemia – 1 j.a. Alfa Centauri – 270 000 j.a.
Mars 1,52 j.a. Jowisz 5,2 j.a. Saturn 9,5 j.a. Uran 19 j.a. Neptun 30 j.a. Pluton 39,5 j.a. Ziemia – 1 j.a. Alfa Centauri – j.a.

57 Napęd Na Paliwo Zbiornik zewnętrzny promu kosmicznego zawiera paliwo - płynny wodór i utleniacz - ciekły tlen i w czasie wznoszenia podaje te składniki pod ciśnieniem do trzech głównych silników promu kosmicznego zamontowanych na orbiterze. Po wyłączeniu silników głównych, zbiornik jest odrzucany. Rozpada się na kawałki i spada do oceanu daleko od lądu, zazwyczaj w oceanie Indyjskim lub Pacyfiku. Nie jest on odzyskiwany.

58 Zbiornik zewnętrzny jest największym elementem systemu promów kosmicznych, a jeśli jest napełniony, jest także najcięższym. Ma 47 m długości i 8,4 m średnicy. Składa się z trzech głównych komponentów: dziobowy zbiornik z tlenem, środkowy zbiornik zawierający większość elementów elektrycznych, rufowy zbiornik z płynnym wodorem - to największy element ale względnie lekki.

59 Napęd Chemiczny maks. prędkość gazów wylotowych - ok. 5 km/s, obecnie wodór/tlen - 4,5 km/s - 90% max, prędkość maks. statku = 2 razy prędkość gazów wylotowych, zaawansowany napęd - 10 km/s - 2 j.a. / rok - czas: lat - dzięki asystom grawitacyjnym planet skrócenie do lat do Alfa Centauri. Aby tam dotrzeć można rozważyć opcję: ograniczenie przemiany materii załogi - komory kriogeniczne, statek - kolonia O'Neilla.

60 Napęd Jądrowy prędkość wylotowa maks. 5 km/s ze względu na entalpię - ilość energii na jedn. masy - 13 MJ/kg dla chemicznego, dla napędu jądrowego entalpia równa 82 miliony MJ/kg - 6 mln. razy więcej. w teorii prędkość równa 2 razy pierwiastek z entalpii, czyli: 5,1 km/s oraz km/s. swiatło km/s - prędkość gazów - 4% p.ś. - pr. statku - 8%- przewidywany czas do Alfa Centauri - 54 lata i 108 lat gdyby hamować połową energii. Aby tam dotrzeć można rozważyć opcję: bomba atomowa. Ryzyko: zamiana statku w parę, zmiażdżenie załogi tys. G, śmiertelna dawka promieniowania gamma.

61 Napęd Termojądrowy duża pr. wylotowa gazów - klucz do podróży m.g., entalpia - klucz do prędkości, reakcje syntezy jeszcze wydajniejsze: 1.czysty deuter spalany z pośrednimi produktami fuzji mln. MJ/kg na potrzeby napędu MJ/kg wysokoenergetycznych neutronów na potrzeby urządzeń pokładowych. Prędkość km/s - 6,8% p.ś. 2. deuter i hel 3 - entalpia 347 MJ/kg. Prędkość km/s - 8,8% p.ś. W takim wypadku dla D-3He pr. gazów wylotowych - 5% p.ś., co daje pr. rakiety 10% p.ś. – czas do Alfa Centauri: 43 lata lub 86 lat, gdyby trzeba było używać napędu do hamowania.

62

63 Napęd Na Antymaterię TEORIA - zetknięcie materii i antymaterii powoduje anihilację cząstek i zamiany całej masy w energię zgodnie ze wzorem Einsteina E=mc2 , składowanie - specjalne pojemniki na antyprotony zwane pułapkami Penninga - pole magnetyczne nie pozwala na zderzanie ze ścianami pojemnika. Entalpia równa 90 miliardów MJ/kg razy więcej niż przy fuzji D-3He, 1000 razy więcej niż przy rozszczepianiu jąder i 7 mld. razy więcej niż przy paliwie chemicznym - dla porównania 1 kg materii + 1 kg antymaterii = wybuch z mocą 40 mln. ton TNT, teoretycznie max pr. wylotowa - pr. światła. PRAKTYKA - 40% energii jest emitowane w postaci promieniowania gamma o b. wysokiej energii - konieczność stosowania masywnych tarcz ochronnych.

64 Antymateria generuje wysokoenergetyczną plazmę w pułapce magnetycznej:
tylko część energii może podgrzać plazmę - ta w postaci elektrycznie naładowanych cząsteczek - promienie gamma i obojętne cząsteczki uciekłyby przed podgrzaniem plazmy, plazma w wysokiej temp. traci olbrzymie ilości energii w postaci pr. cyklotronowego i pr. hamowania, straty te w połączeniu z wydajnością dysz obniżają pr. wylotową do ok. 30% p.ś.

65 Energia anihilacji podgrzewa powierzchnię zamontowanego z tyłu cylindra odpornego na wysokie temp. z wolframu czy grafitu aż do rozżarzenia, następnie skierowanie światła za pomocą luster przeciwnie do kierunku lotu : większość przenikliwych promieni gamma wytracona zanim ogrzeje cylinder, neutrina i inne przenikliwe cząstki unoszą energię z układu - zmniejsza to prędkość wylotową, uwzględniając straty - pr. wylotowa - 50% p.ś. - pr. statku ok. 90% p.ś. – czas do Alfa Centauri – 5 lat.

66 ŻAGLE SŁONECZNE Prawie 100 lat temu Johannes Keppler zaobserwował, że niezależnie od tego czy kometa porusza się ku Słońcu, czy w kierunku przeciwnym, jej warkocz jest zawsze skierowany od niego - światło wywiera ciśnienia odpychając go. Udowodnił to później Piotr Lebiediew - umieścił lustra w pojemniku próżniowym na cienkich włóknach. Einstein dostarczył podstaw teoretycznych - efekt fotoelektryczny. Potrzeba niezwykle wiele światła, by uzyskać odpowiednią siłę nacisku - w odl. 1 j.a. od Słońca na żagiel o pow. 1 km2 działa siła 10N, gdyby żagiel wykonano z plastiku cienkiego jak kartka papieru ton, rozpędza się w rok do 3,2 km/s.

67 Grubość żagla (mikrometry) Przyspieszenie w odl. 1 j.a.
(m/s2) Promień żagla (km) Końcowa prędkość (km/s) 0,3 0,006 220 95 (0,03%c) 0,1 0,018 234 212 (0,07%c) 0,01 0,18 2108 728 (0,26%c) 0,001 1,8 2343 2322 (0,77%c) Zalety: koszt energii wynosi zero, prostota, niezawodność. Warunek: docelowa gwiazda świeci tak samo jak Słońce - trzeba hamować. Czas do Alfa Centauri lat.

68

69 Zadanie 1 Treść: Wiedząc, że stała grawitacji G = 6.673* Nm2/kg2, a promień Ziemi ma wartość R = 6370 km, oblicz masę Ziemi. Dane: Szukane: Wzór: G = Nm2/kg2 M= ? R = 6370 km g = 9.8 m/s2 Rozwiązanie: Ponieważ mamy obliczyć masę Ziemi, wyprowadźmy z naszego powyższego wzoru M: W takich zadaniach zakładamy, że ciało o masie m znajduje się na powierzchni Ziemi.

70 Takie ciało Ziemia przyciąga siłą ciężkości wyrażoną wzorem: F=m. g
Takie ciało Ziemia przyciąga siłą ciężkości wyrażoną wzorem: F=m*g. Teraz więc możemy wstawić powyższy wzór do naszego wzoru na masę: Otrzymaliśmy wzór na masę Ziemi. Podstawiamy teraz wartości z zadania i otrzymujemy:

71 Zadanie 2 Treść: Na jakiej wysokości nad powierzchnią Ziemi ciężar ciała będzie 16 razy mniejszy niż ciężar tego ciała na powierzchni Ziemi? Rozwiązanie: Ze wzoru określającego siłę oddziaływania grawitacyjnego (Fg) wyznaczamy jakie wyrażenia określają siłę grawitacji dla naszych dwóch przypadków - na powierzchni Ziemi(Fg1) i na szukanej wysokości(Fg2).

72 Z warunku w zadaniu wiemy, że szukamy takiej wysokości, na której ciężar ciała będzie 16 razy mniejszy niż na powierzchni Ziemi. Zapisując to jako stosunek sił grawitacji dostaniemy:

73 Wielkości G, M i m się skrócą więc dostaniemy w ostateczności Więc: Czyli wnioskujemy, że musimy ciało wynieść na wysokość równą czterem promieniom ziemskim.

74 Wysokość jakiej szukamy wyliczymy w następujący sposób.
My znajdujemy się na wysokości ciało musi się znaleźć na wysokości: Przyjmując, że promień ziemi wynosi 6370km, wyliczamy : h = 3 * 6370 km = km. Ciało waży 16 razy mniej niż na powierzchni Ziemi, na wysokości 19110km.

75 Zadanie 3 Treść: Pod jakim kątem - mierzonym względem poziomu, musi nachylić się człowiek, aby nie upaść w autobusie poruszającym się ruchem jednostajnie przyspieszonym z przyspieszeniem a=g/sqrt(3)? Sqrt(3) to w zapisie słownym pierwiastek z trzech. Dane : Szukane: Rysunek: g = 9.8 m/s2 a = ? a = g / sqrt(3)

76 Rozwiązanie: Siła bezwładności FB działająca na człowieka w autobusie ma przeciwny zwrot do zwrotu przyspieszenia. Na człowieka działa jeszcze oczywiście siła ciężkości Q. Wypadkowa tych sił pokazuje nam kierunek i kąt nachylenia, w jakim powinien stać człowiek, aby działające siły podtrzymywały go w równowadze - patrz rysunek. Z rysunku widzimy, że musimy skorzystać z tangensa - albo cotangensa kąta α:

77 Teraz podstawiamy dane z zadania: Z tabeli wartości tangensów odczytujemy, że:

78 Ciekawostki Kombinezon

79 Loty kosmiczne w liczbach:
Lot orbitalny odbyło 52 kobiety i 457 mężczyzn. Najdłużej przebywał we wszechświecie rosyjski kosmonauta Awidiejew - 747,6 dnia. Najstarszą osobą we wszechświecie był 77- letni senator John Lenn, który poleciał dwudziestego dziewiątego października 1998r na pokładzie statku Discovery.

80 Ile kosztuje start wahadłowca ?
NASA nie podaje dokładnie tego, ale można to wyliczyć, dzieląc ogólną roczną kwotę z budżetu NASA przeznaczoną na misje wahadłowców przez liczbę startów rocznie. Tak uzyskana kwota zawiera się w przedziale mln $. Jest to kwota brutto, zawierająca wszystkie koszty, zawiera ona w sobie wszystkie czynności związane z obsługa wahadłowców na ziemi i w kosmosie, włącznie z treningiem astronautów.

81 odleciała najdalej od Słońca?
Jaka sonda kosmiczna odleciała najdalej od Słońca? Cztery sondy, które przekroczyły trzecią prędkość kosmiczną, znajdują się w zaokrąglonych do jedności odległościach względem Słońca: Voyager - 1 : 116,787 j.a, Pioneer - 10 : 100,0 j.a, Voyager - 2 : 92 j.a, Pioneer - 11 : 80,00 j.a, J.A – poza układowa jednostka odległości używana w astronomii równa ± 30 m. Dystans ten odpowiada średniej odległości Ziemi od Słońca.

82 Ilu Polaków dotychczas Czy twoje oczy mogą widzieć przeszłość?
poleciało w kosmos? Oczywiście tylko jeden, Mirosław Hermaszewski. Wystartował on w statku Sojuz-30 wraz z dowódcą Piotrem I. Klimukiem, przebywał tydzień w stacji orbitalnej Salut-6 i wylądował Tak, ponieważ odległości w kosmosie są tak duże, że nawet światło poruszające się z prędkością km/s, potrzebuję długiego czasu, żeby dotrzeć do Ziemi. Dziś widzimy gwiazdy takie jak były wieki temu. Niektóre gwiazdy na które patrzymy dziś rzeczywiście mogą nie istnieć ! Czy twoje oczy mogą widzieć przeszłość?

83 Co to jest Czarna Dziura?
Są to niemierzalnie gęste, zapadające się gwiazdy, których przyciąganie grawitacyjne jest tak silne, że nic, nawet światło, nie może się z niej wydostać. Wielkość czarnej dziury zależy od masy zapadającej się gwiazdy. Czarna dziura jest niewidoczna, żadnej jeszcze nie wykryto bezpośrednio. Jej istnienie można wywnioskować z wpływu, jaki wywiera na inne obiekty. Szacuje się, że 1cm3 czarnej dziury - objętość kostki cukru waży ok. 100 ton.

84 GALERIA

85

86

87

88

89

90

91

92

93

94

95

96

97

98

99

100 Bibliografia ,,Podbój Kosmosu’’ – Brian Jones