Ale dlaczego spodki!?

Jak wygląda UFO? Pomijając już różne kwestie związane z prawdziwością teorii kosmitów, facetów w czerni i tego, że the truth is out there, myśląc o niezidentyfikowanych obiektach latających przed oczyma wyobraźni staje nam właśnie spodek. Dlaczego akurat spodek?

 

Nie nazwałbym siebie wielkim fanbojem kina s-f, ale od czasu do czasu lubię obejrzeć jakiś film, czy serial w tych klimatach – ostatnim takim obrazem był wychwalany Interstellar. Najbardziej zaciekawił mnie w nim statek jakim astronauci poruszali się po naszym układzie słonecznym – żeby nie spoilować za dużo powiem tylko, że był w formie wirującego wokół własnej osi pierścienia. Stałe obracanie się wywoływało siłę odśrodkową, która dość dobrze symulowała ziemską grawitację pozwalając załodze nie odbijać się bezwładnie od ścian statku. Rozwiązanie dobre, ale czy najlepsze z możliwych?

Spodek to sprytniejsza konstrukcja niżby się mogło z początku wydawać.

Spodek to sprytniejsza konstrukcja niżby się mogło z początku wydawać.

Zanim zajmiemy się kwestią projektowania pojazdów kosmicznych małe co nieco o grawitacji. Ta bierze się z masy obiektu – jest to siła przyciągająca jedne obiekty do innych, wprost proporcjonalna do ich masy i to wiadomo już od czasów Newtona. Tym co wciąż nie jest do końca jasne to forma przesyłania „ładunku grawitacyjnego” – obecni naukowcy obstają za wirtualną cząstką zwaną grawitonem – bezmasowym, niewidzialnym niesamowicie małym skurczybykiem, który wędruje pomiędzy obiektami tam i nazad z prędkością światła i „mówi” im z której strony i z jaką siłą są przyciągane. Taki grawitacyjny odpowiednik fotonu.

Czy istnieje antygrawiton? Skoro występuje antymateria, a np. taki elektron może mieć swojego pozytona, to może i grawitacja czasami odpycha zamiast przyciągać? Po pierwsze nie wszystkie częsteczki mają swoich „złych bliźniaków”, dla przykładu nie słyszałem jeszcze o antyfotonie – byłaby to jakaś cząsteczka Ciemności, czy jak? Dlatego póki rzeczona sprawa się nie wyjaśni, przy designie statku matki lepiej trzymać się sprawdzonych metod wprowadzania grawitacji, a są nimi:

Przyspieszenie i siła odśrodkowa.

To w gruncie rzeczy to samo, tylko różna geneza. Przyspieszenie sprawia, że, zaczynając (lub kończąc, bo jest jeszcze opóźnienie – takie przyspieszenie tylko z minusem) jazdę pociągiem wciska nas w fotel (albo wyrzuca do przodu, zależnie jak siedzimy), podczas gdy kręcąc się na karuzeli siła odśrodkowa próbuje wywalić nas na zewnątrz kręcidełka. Na Ziemi czujemy obydwa oddziaływania – nasza planeta jest duża i przyciąga nas do siebie, a do tego się kręci, więc próbuje wyrzucić swoich mieszkańców na orbitę. Oczywiście prędkość obrotowa jest zbyt mała i z dużą nawiązką niwelowana grawitacją, żebyśmy mogli wyskoczyć ponad chmury, ale gwarantuję, że gdyby nagle przestała się obracać poczulibyśmy się trochę ciężsi.

Teoria załatwiona, przejdźmy do latającego talerza. Różne filmy o kosmosie zamiast stawiać na logikę i naukową zgodność wolą iść w efektowność i nadawać pojazdom jak najbardziej wypasione kształty. Enterprise (Star Trek), statki imperialne z Gwiezdnych Wojen, latające piramidy z Gwiezdnych Wrót, stalowy robak (Firefly) czy tytułowy Prometeusz. Ma być awesome, cool i antygrawitacja na zawołanie.

Niszczyciel Imperium. Tak technologiczny, że aż prawie magiczny.

Niszczyciel Imperium. Tak technologiczny, że aż prawie magiczny.

A teraz wyobraźmy sobie, że sami jesteśmy gwiezdnymi architekatmi. Jak zbudujemy własny statek z grawitacją?
W czasie lotu wykorzystamy przyspieszenie/opóźnienie – zamiast wchodzić od zera od razu w podświetlną i tym samym zamienić załogę w mokrą plamę na podłodze/ścianie zaczynamy lot powoli, z ziemskim przyspieszeniem, czyli z każdą sekundą poruszamy się szybciej o około 10 metrów/sekundę aż do pełnej mocy silników. Kiedy już dalej nie możemy przyspieszać, to hamujemy statek, analogicznie z opóźnieniem 10m/s2. Oczywiście wtedy dla załogi podłoga staje się sufitem, ale to mała cena za efekt ziemskiego przyciągania.

Tesserack? Allspark?

Tesserack? Allspark?

Co ze stanem spoczynku? Dotarliśmy na miejsce i czekamy na rozkazy, załoga ma latać przez ten czas w nieważkości? Niekoniecznie. Rozkręcamy statek wokół własnej osi, a podłogą staje się zewnętrzna ściana pokładu. Oczywiście im bliżej centrum tym oddziaływanie słabsze, więc najlepszy byłby zewnętrzny pierścień dookoła statku, na który nasi podwładni przechodziliby w czasie postoju.

Już to widzicie? Dlatego właśnie spodek. Wewnętrzna część talerza, złożona z kilku poziomów z ruchomymi meblami/urządzeniami pokładowymi, które łatwo w 0G można przenieść z aktualnego sufitu na aktualną podłogę, oraz zewnętrzna krawędź laterza – pierścień, wirujący samodzielnie, bądź z całym statkiem, która daje wrażenie jednorodnej grawitacji w spoczynku/locie jednostajnym.

Mało imponujące? Każdy jakoś zaczynał..

Mało imponujące? Każdy jakoś zaczynał..

Póki co mamy walec. Spłaszczymy go, wydłużymy czy zachowamy proporcję 1:1 i wpiszemy w bryłę sześcianu? Jako, że im większa odległość pierścienia od osi tym mniejsza prędkość obrotowa wymagana jest do uzyskania określonego przyspieszenia to postawimy raczej na spłaszczenie walca – mogę się mylić, ale nawet jeśli pobór energii podczas wirowania spłaszczonym i wydłużonym walcem będzie podobny to wciąż wyższe obroty przełożą się na awaryjność i hałas. Tego nie chcemy.

Po spłaszczeniu walca otrzymujemy coś na kształt kosmicznej konserwy.

Po spłaszczeniu walca otrzymujemy coś na kształt kosmicznej konserwy.

Mamy spłaszczony walec. Dlaczego warto postarać się o wypukłości na wieczku i denku? Statek kosmiczny, jakkolwiek tworzony z myślą o poruszaniu się w pustej przestrzeni czasem warto zadokować na jakiejś planecie. A to oznacza wejście w atmosferę. Bardzo gorące wejście.. Wybrzuszenie po stronie zbliżającej się do powierzchni planety zapewni lepsze odprowadzanie ciepła i stabilniejszy lot. Symetryczność góry i dołu zaś sprawi, że kiedy silniki/powłoka na jednej stronie zawiodą to nie znajdziemy się nagle w czarnej du.. przestrzeni, tylko będziemy mieć plan B.

A oto i nasz wszechstronny spodek. Niebieski to poziomy wewnętrzne, jasnoniebieski - zew. pierścień, a na żółto osłony termiczne na wypadek wizyty w atmosferze. Napęd po obu stronach - tak na wszelki wypadek.

A oto i nasz wszechstronny spodek. Niebieski to poziomy wewnętrzne, jasnoniebieski – zew. pierścień, a na żółto osłony termiczne na wypadek wizyty w atmosferze. Napęd po obu stronach – tak na wszelki wypadek.

Nie uważam się za wielkiego geniusza i mam świadomość, że ktoś wcześniej wpadł już na ten pomysł. Dlaczego zatem agencje kosmiczne wciąż budują rakiety?

Prędkość ucieczki. Niestety, ale żeby wydostać się z naszego pięknego globu trzeba rozpędzić pojazd do ponad 10km/s. „Szpiczastym”, a przez to perfekcyjnie areodynamicznym rakietom udaje się to z najwyższym trudem pochłaniając znaczną większość przenoszonego paliwa na sam start – sprawdzający się w kosmosie spodek, przy wykorzystaniu obecnych silników nie miałby szans na wydostanie się z Ziemi. Smutne lecz prawdziwe.

Rakieta wielokrotnego użytku to spory przełom, ale wciąż bardziej przypomina wyważanie drzwi zamiast użycia klucza.

Rakieta wielokrotnego użytku to spory przełom, ale wciąż bardziej przypomina wyważanie drzwi zamiast użycia klucza.

Pozostaje jeszcze problem kosmicznych śmieci – nawet piórko poruszające się z prędkością kilku Machów może narobić sporych szkód, konieczne byłoby zaprojektowanie ochronnego pola, które odtrącałoby/dezintegrowało drobne przeszkody. A ja, choć interesuję się literaturą popularnonaukową to nie czytałem jeszcze nic sensownego w tym temacie.

I tą, nieco depresyjną nutką kończę dzisiejszy artykuł.

 

(Ciekawostka – pomysł na tekst powstał kiedy pół roku temu przechdzałem się obwodnicą Irkucka kontemplując cuda Syberii)

Źródło i inspiracja: „Nauka Świata Dysku” (Pratchett Terry), „Jak przetrwać wśród czarnych dziur” (Blomquist Jeff, Goldberg Dave), Saga Endera (Card Scott)

Bookmark the permalink.