מדוע החללית של וירג'ין לא נשרפה באטמוספירה כשהיא שבה מהחלל?

Unity21 - VSS Unity in space over New Mexico

ביום א', 11.7.2021, ביצע המיליארדר והבעלים של חברת וירג'ין גלקטיק, ריצ'ארד ברנסון, את טיסת התיירות הראשונה בהיסטוריה. ברנסון, יחד עם חמישה חברים נוספים, הגיע עם המטוס-חללית שלו לגובה של 88 ק"מ, הגבול העליון של האטמוספירה, ושהה שם למשך כ-4 דקות. החללית הורמה לגובה של 50,000 רגל על ידי מטוס, שוחררה אל האטמוספירה, ואז הפעילה מנוע רקטי שהביא אותה לרום האטמוספירה. הנוסעים שהו בזמן זה במצב של חוסר כבידה, ואז החלו להנמיך בחזרה לכדור הארץ עד לנחיתה. אבל החללית המיוחדת היתה שונה מאוד ממעבורות החלל הקודמות שטסו אל החלל והקיפו את כדור הארץ במסלול מעגלי. היא לא הוצבה על גבי טיל, היא לא צויידה במגן קרמי שישמור עליה מפני החיכוך העצום הנוצר עם הכניסה לאטמוספירה, ומשקלה הכללי היה קטן משמעותית ממשקלן של מעבורות החלל. היא צויידה ב-17 חלונות ובמבנה אווירודינמי רגיל של מטוס, היא הועלתה על גבי מטוס שהמריא בהמראה רגילה משדה תעופה ולא מתוך כן שיגור, ועלותה הכללית היתה נמוכה לאין שיעור.

אז איך יתכן שחללית כזו עושה את דרכה לחלל בכזאת קלות ואינה נשרפת עם כניסתה לאטמוספירה? כדי להבין את מה שקרה בטיסה יש להתייחס לכמה דברים:

  1. החללית לא באמת יצאה אל החלל והתנתקה מכוח המשיכה של כדור הארץ (כוח הכבידה). כדי לצאת אל החלל מבלי "ליפול" בחזרה אל כדור הארץ, או במילים אחרות, כדי להשתחרר מכוח המשיכה, צריכים לקרות שני דברים. הראשון, יש לצאת לגובה רב הרבה יותר ממה שהגיעה אליו החללית של וירג'ין. לוויינים, לדוגמא, מקיפים את כוכב הלכת שלנו בגובה הנע בין 150ק"מ ל-2000 ק"מ. הדבר השני, גוף הרוצה להישאר בחלל במרחק קבוע, מבלי לצנוח בחזרה, צריך להיכנס למסלול הקפה סביב כדור הארץ במהירות גבוהה מאוד, הקרובה ל-8 ק"מ בשנייה (28,000 קמ"ש).  החללית של ברנסון 'נורתה' כלפי מעלה במהירות של 3 מאך, בערך 3670 קמ"ש, היא טסה ישירות כלפי מעלה עד שהמהירות שלה התאפסה, ואז היא צנחה בחזרה כלפי מטה.
  2. כאשר חללית המקיפה את כדור הארץ במהירות גבוהה, נכנסת אל האטמוספירה בגובה של 100 ק"מ, החיכוך שלה עם האוויר מעלה מאוד את הטמפ' של החומר ממנו היא עשוייה, לעיתים עד לגובה של 3000 מעלות צלסיוס. חום זה עלול לגרום לחללית להתפרק ולהישרף עוד לפני שהיא מגיעה לפני כדור הארץ. כדי לחדור במהירות כזו לאטמוספירה מבלי שייגרם נזק לחללית או ליושביה, חייבים להתקיים כמה תנאים. ראשית, היא צריכה להיכנס בזווית של כ-45 מעלות. אם הזווית תהיה קטנה יותר, החללית עלולה להיבעט בחזרה אל החלל. אם הזווית תהיה גדולה מדיי, העצם יתחמם יתר על המידה, ויתפורר, כמו אסטרואיד. כדי להתמודד בכל זאת עם הטמפרטורות הגבוהות, מורכבים על החללית אריחים קרמיים העמידים בפני חום גבוה, אך משקלם הוא עצום. לכך נדרשת אנרגייה רבה כדי להעלות את החללית אל מחוץ לאטמוספירה. מכיוון שהחללית של וירג'ין הגיעה "רק" למהירות של שלושה מאך, החזרה לפני כדור הארץ לא לוותה בחיכוך גבוה ולפיכך לא נוצרו טמפרטורות גבוהות שאיימו על שלמותה.
  3. מדוע לא ניתן לבלום את מהירותה של החללית בחלל לפני הכניסה לכדור הארץ? זאת משום שהדבר כרוך בהפעלה מנוע רקטי נוסף, רב עוצמה, שיצריך שימוש בדלק רב, שגם אותו יש להעלות אל החלל. זה כבר ייצור מצב בו החללית תהיה כבדה מדיי ולא תוכל להתנתק מכוח הכבידה. לכן, כדי לבלום את מהירותה של החללית, עושים שימוש בחיכוך עצמו. החיכוך עם האטמוספירה מאט את החללית – תופעה המכונה 'בלימה אטמוספרית'. זה משחק של יצירת איזון בין החיכוך והחום לבין המהירות, עד שהחללית מאטה, מספיק כדי לנחות כמו מטוס. מכיוון שהחללית של ברנסון לא יצאה מכדור הארץ, כל המהלך הזה התייתר והיא פשוט טסה בחזרה, כמו מטוס קרב, עד שהגיעה לשדה התעופה בו נחתה.

כדי שנוכל לטוס באמצעות מטוס לחלל, להתנתק מכוח הכבודה של כדור הארץ ולהגיע לכוכבים אחרים, נצטרך להמציא שיטת תעופה אחרת, חדשה, שאינה מבוססת על הדלקים הקונבנציונאלים שיש על כוכב הלכת שלנו, אלא על סוג אנרגיה חדשה ועוצמתית, קלה מאוד ואינסופית, שתאפשר ריחוף בגובה רב, שיוט איטי וגם טיסה מהירה בחלל ללא חיכוך. סוג כזה של מקור אנרגייה עדיין לא מוכר לאדם.

Virgin Galactic Makes Space for Second Time in Ten Weeks with Three On Board
שיתוף ב facebook
Facebook
שיתוף ב twitter
Twitter
שיתוף ב email
Email

לאן נעלמים האלמוגים?

תופעת הלבנת האלמוגים (Bleaching), מתרחש היום כמעט בכל שוניות האלמוגים בעולם (ראה מפה של NOAA). ההלבנה, מחלה המעידה על פגיעה באצות המקיימות מערכת יחסים סימביוטית

קרא עוד »

דיפ פייק

האדם החושב, ההומיאו ספיינס, הוא ללא ספק היצור החי המפותח ביותר מבחינה אבולוציונית והמסוגל להתאים עצמו לסביבה באופן מושלם. הוא חש בנוח כמעט בכל מקום

קרא עוד »