Kulička na orbitu

[Martiname]

Zdravim vsechny , uvazoval jsem,jestli by bylo mozne ze země (zdřejmě z neakeho explozivniho dela) vystrelit kulicku (vzhledem k teplote by byla asi z Molybdenu) na obeznou drahu Země?Samozdřejmě by musela překonat urcitou rychlost ale podle mě by se asi v pulce cesty na orbit zpomalila natolik že by spadla zase dolů.

[VK]

A jakým výpočtem jsi k tomu došel?

V. K.

[Martiname]

Pravě ze vypocet nevim zatim se nehledal rychlost potřebnou k opusteni Země a taktéž nevím jaká bude rychlost vystřelené kulicky.Dejme tomu ze kulicku vystřelim cca. 1000m/s musim vzat pojeti Fg= 10N plus ale změna gravitace v zavislosti na vyšce a ta rychlost potřebna k dosahnuti orbitu taktéž váha kuličky.Takže otázna zní : je při domácích podmínkách možno vystřelit kuličku na orbit?

[MilAN]

Kulička 1 km /s je jen trochu rychlejší střela z ruční zbraně. A 1. kosmická rYchlost je zhruba 8km/s
Pátrej dál !

[Martiname]

No jo napsal sem to krapet blbe o nulu min 10 000m/s ale to by stejne nestacilo tak 20 000m/s aby to doletelo to by sem ovsem musel met dosti mohutny dělo aby to pomoci (střelne bavlny) vystřelilo kulicku 20km/s.Asi jsem dal trochcu blbou otazku z trochou trpělovosti se to lechce vypočita ;D,bohuže nemam cas ani trpělivost snad se na to nekdy podivam..kazdoadne diky za opravu musim se jeste dosti co ucit

[Martin Vyskočil]

Timhle se zabejval jeden slavnej balistik (za boha si nevzpomenu na jmeno, hrozne znamy). Chtel vystrelovat druzice na obeznou drahu delem. Kdyz ho vsude vyhodili, tak sel za Saddamem, u nej uz to delo rozestaveli, ale po valce v perskym zalivu z toho seslo a toho pana nejaky spioni zavrazdili, protoze byl na spatny strane.

[MaG]

Nebyl tím slavným balistikem Isaac Newton?

[Rudy]

MaG napsal: Nebyl tím slavným balistikem Isaac Newton?  ;).... alebo Jules Verne?

[Jacquess]

Zkus se na výpočet podívat do knížky Malá ecyklopedie kosmonautiky, jsou tam docela zajímavé vzorečky na všechno možný, ale já z toho moc chytrej nebyl ;D

[VK]

Úloha je řešitelná například pomocí znalostí obsažených ve skriptu TILLICH, Josef: Klasická mechanika, Universita Palackého Olomouc. Předmět "Teoretická mechanika", který se podle něj učí, je zařazen do 2. ročníku magisterského studia fyzikálních oborů.

V. K.

[Martin Vyskočil]

Byl to Gerald Bull (neni to tak znamy, asi jsem si to s nekym splet). Ten projekt se jmenoval "Babylonske delo"
http://www.brandys-ve-svete.cz/mameni/delo.pdf

[MP]

Abychom se bavili konkretne :

Tech cca 7.9km/s je 1. kosmicka rychlost na povrchu Zeme. Tedy nemaji smysl uvahy typu "aby to tam doletelo" apod. Zadna balistika v tom neni. Zkratka vysterlite kulicku touto rychlosti rovnobezne s povrchem Zeme a ona bude obihat, pokud ...

... pokud nebude existovat atmosfera. Vypocet obezne rychlosti je jednoduchy, ale cela uloha je vlastne o zpomaleni kulicky odporem vzduchu. A to je slozitejsi, protoze vlastnosti vzduchu ( nejen hustota ) se vyrazne meni s vyskou a samozrejme zalezi na tvaru, velikosti a hmotnosti strely ( zatimco samotna obezna rychlost je na parametrech strely nezavisla ).

Takze se nam to deli na ctyri ulohy, prevazne resici odpor vzduchu :

1. Jakou vysku musime dosahnout, abychom mohli tvrdit, ze jsme "na orbite" ? Kdyby Zeme byla presna koule a nemela atmosferu, mohlo by to byt metr nad povrchem. Ale takto musime urcit vysku, kde uz odpor vzduchu budeme povazovat za zanedbatelny. A to zalezi na tom, jak dlouho ma kulicka obihat ( ona se bude brzdit i ve velke vysce, ale malo ).

2. Jaka bude obezna rychlost v teto vysce ? Pokud se spokojime s nekolika sty km nad povrchem, kde letaji vetsi druzice ( ale casem spadnou, pokud nejsou cas od casu "vytazeny" - kompenzace brzdeni vzduchem ), tak muzeme uvazovat tech 8km/s

3. Jaka bude idealni trajektorie pro dosazeni teto vysky a rychlosti ? Zapomente na balistiku. Pokud vystrelime kulicku po prilis ploche draze, aby vetsi slozka rychlosti odpovidala vektoru vysledne obezne drahy, poleti kulicka vetsi cast drahy v hustych vrstvach atmosfery a bude se vice brzdit. Rakety leti po startu temer svisle a "nabiraji kurz" az v ridkych vrstvach atmosfery. Jenze kulicku nemuzeme ridit, jeji trajektorie bude dana smerem a rychlosti pri vystrelu. Kdyz ji vystrelime svisle, aby rychle proletela vzduchem, spadne nam na hlavu. Kdyz ji vystrelime po ploche draze, zabrzdi se driv, nez se dostane z atmosfery. Na te trajektorii pritom zavisi pocatecni rychlost a na rychlosti zase odpor vzduchu - tedy i ta trajektorie. Tohle nebude jednoduchy vypocet, asi bych to resil numericky jako optimalizacni ulohu.

4. Jaka bude potrebna pocatecni rychlost pro dosazeni obezne rychlosti v dane vysce po dane trajektorii ? To je uzce spojeno s tou trajektorii, ktera bude pro kazdou rychlost vychazet jinak. Musi se to pocitat soucasne.

Zkratka je to vsechno o vlastnostech kulicky, jejim zpomaleni odporem vzduchu v zavislosti na vysce a aktualni rychlosti. Zbytek je jednoduchy.

Kdyby neexistovala atmosfera, byl by nejvyhodnejsi postup cest do vesmiru podle Julese Verna : urychleni na potrebnou rychlost primo na Zemi. Nejvice paliva se totiz u rakety spotrebuje na vynaseni samotneho paliva. Cim drive behem letu je palivo spaleno, tim je let efektivnejsi. A strela z dela s sebou zadne palivo nenese. Ale je tady ten vzduch a s nim potreba urychlovat raketu az v urcite vysce. Dalsim omezenim je maximalni zrychleni, ktere zarizeni rakety vydrzi. Je jednodussi postavit balistickou strelu, jejiz atomova hlavice vydrzi treba 10g, nez raketu pro lidi, ktera "zrychluje pomaleji" a proto musi nest palivo delsi dobu.

[Mates]

A bude tam asi ještě další úskalí. Bude rozdíl v jaké zeměpisné šířce se kulička vystřelí a zda po směru nebo proti směru rotace Země. Toho se také využívá při startu raket na oběžnou dráhu. Je snaha stavět kosmodromy pokud možno co nejblíž rovníku. Ale s výpočtem určitě nepomůžu, protože neznalost matematiky je mojí "životní tragédií" :'(

[Martin Vyskočil]

Urcite po smeru rotace Zeme. Je to energeticky vyhodnejsi, protoze se k rychlosti rakety pricte i rychlost rotace Zeme.

[Martin Vyskočil]

Teda kdyz uz jsme u toho strileni kulicek, tak si dovolim off-topic:
Tohle vyslo srpnu v Pravu:

Proč Američané nepotřebují obrannou základnu v Evropě

V diskusi o možné základně USA na našem území se opomíjejí některá základní fakta důležitá při posouzení rizika raketového útoku.
Stranou nechme rakety bezprostředního napadení, jako jsou např. typu Kaťuša, jež používá Hizballáh nebo iráčtí a afghánští útočníci: jejich dolet je malý, jsou na pevné palivo bez možnosti řízení a jsou určeny pouze pro místní boj. Jsou dnes běžně dostupné, dají se vyrábět „podoma“. Je to dnešní partyzánská zbraň.
Zásadní význam mají rakety dalekého doletu, tzv. balistické střely. Ty dokážou zasáhnout cíle tisíce kilometrů vzdálené. Mají ovšem také své problémy. Používají obvykle kapalná paliva, jejichž výroba je složitá a skladování obtížné.
Pokud mají zničit cíl v transkontinentálním měřítku, musí být naváděné, což vyžaduje mimořádně náročné technologie elektronické, hydraulické (řízení průtoku paliva a oxidantu), systém zapnutí a vypnutí motoru, i zařízení pozemní základny a sledování rakety i cíle.
Takové rakety mají pouze velmoci - USA, Čína, Rusko, snad Indie, a také Evropská kosmická agentura pro vědecké účely stejně jako Japonsko. Lze pochybovat o možnosti realizace takových raket menšími, ekonomicky slabšími státy včetně tzv. darebáckých států, jak USA označily např. Severní Koreu a Írán. Ty mohou vyrobit rakety středního doletu (několika set až asi 2000 km), jsou spíše na pevná paliva a jejich navedení na cíl je problematické.
Zásadní otázkou použití dálkových raket, ať balistických střel, nebo kosmických sond, jsou podmínky jejich startu. K překonání zemské přitažlivosti, odporu atmosféry a dosažení potřebné dráhy je nutno docílit už v počáteční fázi letu rychlosti 1-2 tisíce metrů za sekundu (120 km za minutu, tj. 7200 km za hodinu). To vyžaduje spotřebu desítek až stovek tun paliva a oxidantu v rozmezí stovek sekund.
Z toho důvodu je nutno hledat dodatečné zdroje energie. Nejjednodušší je využít energii, kterou dodává rychlost zemské rotace. Ta na rovníku činí 465 m za sekundu východním směrem, čímž přispívá ke snížení spotřeby pohonných hmot. To je také hlavní důvod, proč většina kosmodromů leží na východním pobřeží oceánů a proč střelecké sektory (směry startů) míří na východ. Ovšem čím větší je zeměpisná šířka kosmodromu, tím je tento zisk menší.
Tak pro základnu Evropské kosmické agentury Kourou ve francouzské Guayaně je to 463 metry za sekundu, pro mys Kennedy na Floridě 408 m/s, čínský Šuang-Čcheng-Cu 349 m/s, ruský Bajkonur 315 m/sec. Chceme-li uvažovat jako raketovou základnu Severní Koreu, pak je to asi 351 m/s. Pro Irán na 30° sev. šířky by to bylo asi 400 m/s.
Je obtížné si představit, že by některá země chtěla vypouštět balistické střely dalekého doletu jiným než východním směrem, i kdyby měla vybudovaná obrovská zařízení a složitou organizaci k jejich výrobě i obsluze. Ze všech těchto úvah plyne jediný závěr: bude-li některý z hypotetických protivníků chtít takto napadnout Spojené státy, napadne je směrem východním. Představa, že tyto projektily budou létat přes střední Evropu, je tedy dosti nereálná.
Ze Severní Koreje musí střela mířená na USA oblétnout čtvrtinu až třetinu obvodu Země, z Íránu např. do San Franciska je to asi polovina obvodu planety. Je třeba pak vážně pochybovat o možnosti, že některá z uvedených zemí vyšle nálož, která bude jako družice obíhat Zemi a ve vhodné chvíli a na vhodném místě bude přivedena na cíl.
Stejně tak je třeba asi vyloučit možnost, že se tak stane např. ze základny ESA v Kourou, jedině snad v případě, že by tato základna byla obsazena teroristy a zneužita k útoku na civilizovaný svět, což je ovšem námět pro fantazii hollywoodských filmových tvůrců.
Shrneme-li ekonomicko-technologické problémy takovéto „raketové války“, je zřejmé, že stále patří do oblasti sci-fi- asi jako údajné Saddámovy zbraně hromadného ničení. Pro obranu USA v dané souvislosti tedy není budování protiraketových základen v Evropě vůbec zapotřebí. Jako obranné zařízení jejich území by jim dokonale vyhověla základna na Havajských ostrovech, jejichž poloha je k příslušnému účelu přímo ideální.

Boris Valníček