Скільки калорій потрібно, щоб доставити калорію на МКС; Блог Orion
Ретт Аллайн
Основна роль автоматизованого трансферного транспортного засобу - доставляти запаси на Міжнародну космічну станцію. Поставки включають їжу, воду, кисень, наукове обладнання та цукерки. Так, я двічі перерахував їжу. Цукерки - це їжа, але я перерахував їх окремо, щоб ми могли подивитися на цукерки в космосі.
Ось питання: припустимо, астронавт вимагає надсилання додаткової цукерки на квадроциклі. Скільки додаткової енергії потрібно, щоб вивести цю цукерку на орбіту? Це питання.
Примітка редактора: Ретт Аллен, крім того, що вміє спілкуватися в науці, є доцентом кафедри фізики в Університеті Південно-Східної Луїзіани. Він регулярно пише для блогу Wired's Dot Physics і є дещо фанатом фізики, який проводить більше часу, ніж багато хто, розмірковуючи про те, як повсякденне життя перетинається з наукою. Його останні публікації розглядали фізику (фальшивого) зламаного гойдалки, чому Місяць не врізається в Землю (гравітація задіяна!), Швидкість вибуху Зоряних Війн (відповідь: 34,9 м/с) і наскільки якісно зроблені Лего-блоки (дійсно добре зроблені). З нещодавно анонсованою розробкою квадроциклів у співпраці з NASA для Orion, ми раді представити декілька публікацій з далекого боку Атлантики. Насолоджуйтесь! - DGS
Для початку давайте отримаємо кілька початкових значень. Деякі з них будуть приблизними. А як щодо МКС? Вона має орбіту, яка знаходиться приблизно на 420 км над поверхнею Землі, і вона рухається зі швидкістю 7700 м/с. Як висота, так і швидкість є важливими для розрахунку енергії, необхідної для надходження туди запасів.
Отримав смаколики з ATV-2. Що, для мене немає піци? Думаю, регідратовані макарони та сир доведеться робити протягом наступних кількох місяців! Presi i pacchi doni. Коза? Non c’è pizza per me? Нещасні випадки, якщо ми переконаємося, що макаронні вироби мають відношення до меси! Кредит: ESA/NASA/P. Несполі
Насправді є лише ще одна важлива інформація. Нам потрібно розташувати стартову площадку для квадроциклів, яка знаходиться в Куру, Французька Гвіана. Якщо ви не знайомі з місцезнаходженням, воно знаходиться в Google Планета Земля.
Куру в Google Планета Земля
Куру знаходиться лише на 5 градусів над екватором. Для цього є причина, як ми скоро побачимо.
О, нам потрібна ще одна річ. А як щодо маси цукерки? Я не хочу виділяти якусь конкретну марку цукерок, тому я просто припущу середній шоколадний батончик. Скажімо, він має масу 50 грам з 250 калоріями (це калорії їжі, які відрізняються від калорій хімії - щоб було зрозуміло).
Фізика та енергетика
А тепер трохи фізики. Чому взагалі потрібна енергія, щоб щось дістатися до МКС? Ну, є дві речі, які потрібно зробити з цукеркою, щоб астронавт у космосі його з’їв. Спочатку вам потрібно підняти цукерку на висоту МКС. По-друге, вам доведеться збільшити швидкість цукерки, щоб вона рухалася з такою ж швидкістю, як і МКС. Дозвольте мені розглянути ці дві речі окремо.
Припустимо, ви знайшли цю 50-грамову цукерку на землі і підняли її приблизно на 1 метр, щоб покласти на стіл. Для цього потрібно трохи попрацювати над цукеркою, щоб змінити її енергію. Але скільки потрібно енергії? Один із способів поглянути на це - через зміну гравітаційної потенційної енергії. На поверхні Землі зміну гравітаційного потенціалу можна обчислити як: