wtorek, 10 grudnia 2019

Dlaczego nie ma zielonych gwiazd?

Tak naprawdę, to są. Ale po kolei… Na fanpage wyraziliście zainteresowanie notką na temat, czemu gwiazdy dzielimy w największym uproszczeniu na czerwone, żółte i niebieskie (a czasem wręcz tylko na niebieskie i czerwone), a nie mówi się nigdy o zielonych. Wynika to trochę z fizyki a trochę z tego jak nasze oczy postrzegają światło i kolory.

Gwiazdy świecą. Są gorące i emitują energię w postaci fal elektromagnetycznych. Światło widzialne to tylko mały wycinek tych fal. Fale krótsze to ultrafiolet, promieniowanie rentgenowskie i gamma, fale dłuższe to podczerwień, mikrofale i fale radiowe. Te krótsze niosą więcej energii (“falują” szybciej), te długie mają je mniej.



Wykres powyżej prezentuje rozkład promieniowania obiektów o różnej temperaturze - te gorętsze emitują więcej energii i maksimum tych emisji przypada na krótsze, bardziej energetyczne fale. Chłodniejsze wypromieniowują mniej energii, w ich emisji dominują dłuższe fale.

Teraz kilka słów o tym jak postrzegamy kolory. Nasze oczy widzą światło od 380 do 740 nanometrów (miliardowych metra). To ten wąski pasek w całym spektrum. Światłoczułe komórki siatkówki oka, tak zwane czopki występują w trzech rodzajach reagujących najmocniej na światło niebieskie, zielone i czerwone. Nasze mózgi rozróżniają barwy zależnie od tego jak mocno stymulowane są poszczególne rodzaje czopków. Spójrzmy na wyolbrzymiony wycinek wykresu.

Tak się składa, że gwiazdy błękitne, których temperatura fotosfery wynosi typowo 10 000 °C emitują najwięcej promieniowania w ultrafiolecie, mniej w barwie niebieskiej, jeszcze mniej w zielonej i najmniej w czerwonej. Gwiazdy czerwone, o temperaturze około 3000 °C emitują najwięcej światła w podczerwieni, trochę mniej w czerwieni, mniej w zieleni, najmniej w ultrafiolecie.

A Słońce? Nasza gwiazda ma temperaturę około 5,500 °C i jego maksimum promieniowania przypada na barwę… zieloną. Wykres jest jednak dość płaski, więc wszystkie barwy zlewają się w barwę białą, lub żółtą. Zwróćcie uwagę, że czopki “zielone” i “czerwone” są bliżej siebie pod względem czułości niż czopki niebieskie.

Postrzeganie kolorów jest bardzo subiektywne. Jeśli spojrzeć wprost na Słońce (czego nie polecam) będzie ono białe, nawet jeśli minimalną przewagę mają fotony zielone. W przypadku gwiazd bardziej skrajnych, różnice są wyraźniejsze, dlatego wydają się zdecydowanie czerwone lub niebieskie. Czy zatem można mówić, że nie ma zielonych gwiazd? Czy powinniśmy mówić, że Słońce nie jest żółte a zielone? Nie wydaje mi się, żeby była to konstruktywna dyskusja, więc chętnie ją pozostawię na piwne spotkania.


Podoba Ci się to co robię? Wpłyń na rozwój strony i zostań patronem Węglowego.


Źródła:
http://www2.astronomy.com/magazine/ask-astro/2007/04/why-are-there-no-green-stars
http://physics.highpoint.edu/~jregester/potl/Waves/Light/WiensLaw.htm
https://en.wikipedia.org/wiki/Cone_cell
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/vision/colcon.html


poniedziałek, 25 listopada 2019

Najciekawsze alternatywy dla mięsa

Jem mięso. I chociażby z tego powodu nie będę Was namawiał do wykluczenia go z diety. Mogę natomiast zaprezentować kilka ciekawych alternatyw dla hodowlanego mięsa. Sam nieśmiałymi kroczkami ograniczam jego spożycie. To dobre dla środowiska, dla zmniejszania cierpienia i lepsze dla zdrowia. To ostatnie może być dla niektórych dyskusyjne, nie chciałbym, by ten temat zdominował ten wpis. Dlatego odeślę Was do notki Damiana Parola.

Zamiast namawiania do czegokolwiek po prostu napiszę kilka słów o tym na co czekam, czego już udało mi się spróbować i jak te - subiektywnie wybranie przeze mnie alternatywy dla hodowlanego mięsa - prezentują się na tle wołowiny pod względem pochłanianych zasobów. No i jeszcze jedno - skoncentrowałem się na burgerach.



IN VITRO

Zaczynamy od jedynej mięsnej opcji na liście. To ze względu na tę opcję infografika podkreśla, że chodzi o alternatywy dla mięsa hodowlanego a nie mięsa w ogóle. W tym przypadku mamy do czynienia z najprawdziwszym mięsem, ale produkowanym z pominięciem zwierzęcia, które czuje, rusza się spala tlen itd. Niestety jest to też jedna z dwóch pozycji, których nie udało mi się jeszcze spróbować.

Mięso stanowi 43% krowy. Hodowla trwa do kilku lat i pochłania ogrom zasobów: woda, pasza, energia związana z najróżniejszymi aspektami hodowli i obróbki. Do tego dochodzi kwestia cierpienia. Nieważne jak dbamy o dobrobyt zwierząt, hodowli niemal zawsze będzie towarzyszyć cierpienie, niejednokrotnie okrucieństwo. Ssaki śnią i mają charaktery, ptaki są całkiem mądre, czują strach. Mięso kultywowane w laboratorium nigdy się nie urodziło i nigdy nie zostało ubite.

Nie mogę się doczekać by je samemu spróbować, ale relacje tych co mieli okazję brzmią dokładnie tak, jak można by się spodziewać - smakuje jak mięso. Jestem pewien, że przyjdzie moment, w którym ślepe próby pokażą, że nawet sceptycy i smakosze nie będą w stanie odróżnić mięsa in vitro od “zwykłego”. Marzy mi się świetlana przyszłość, gdzie współczesna hodowla i ubój będą wspominane jako skrajne barbarzyństwo. Jako, że taka produkcja zużywa mniej zasobów, gdy tylko technologia dojrzeje siłą rzeczy takie mięso powinno być tańsze od “klasycznego”.


BIAŁKO GROCHU

Jak się okazuje z grochu można wyczarować niezłe odpowniki mięska. Można powiedzieć, że historia tego wpisu zaczęła się tutaj - gdy dowiedziałem się, że niedaleko mojego miejsca pracy, w Krowarzywach, podają Beyond Burgera. Byłem, spróbowałem, zacząłem myśleć co dalej. Teksturowane białko grochu mogłoby zwieść kogoś, komu powiedzielibyśmy, że je burgera z jakimś egzotycznym mięsem. Nie sądzę by ktokolwiek dał sobie wmówić, że to wołowina. Co nie zmienia podstawowej kwestii - Beyond był smaczny. Nie oznacza to, że każdy grochowy wegeburger będzie smaczny.

Spróbowałem również dostępnych w Lidlu burgerów roślinnych Dobrej Kalorii. Chwalą się na opakowaniu, że nie zawierają one soi (bo wiecie w Polsce straszy się soją i GMO). Co przezabawne w smaku przypominają właśnie kotlety sojowe. Szału nie było. Wreszcie, żeby mieć większe porównanie, dorwałem Beyonda w wersji sklepowej, żeby przyrządzić go samemu. Udało mi się to w sieci Organic24. Sporo piszą o tym, że dzięki sokowi z buraka burgery te “krwawią”. Nic takiego nie zaobserwowałem, ale było pyszne. Aczkowiek mam wrażenie, że nie dość sycące. A pod względem kaloryczności, nie ustępuje wołowinie.


IMPOSSIBLE BURGER REBEL WHOOPER

Pojechałem pośrednio po kotletach sojowych, mogę przejść do kotletów sojowych XXI wieku. Firma Impossible Foods tworzy swoje produkty w oparciu o białka sojowe. Impossible Burger ma fantastyczny PR, świetne reklamy, jest dostępny w niektórych lokalach Burger Kinga (jako Impossible Whooper) w USA i świetnie się tam przyjął. Niestety jako, że w procesie produkcji używają oni genetycznie modyfikowanych drożdży, pewnie nieprędko będzie można go spróbować w Unii Europejskiej. Dla równowagi amerykańscy weganie mają hopla na punkcie “organicznej” żywności, pewnie nie czytali jeszcze W królestwie Monszatana i nie wiedzą, że organiczne wcale nie znaczy ekologiczne czy zrównoważone. Z tego powodu w USA to Beyond ma pod górkę.

Nie próbowałem, więc nic więcej nie powiem. W czasie pracy nad tą notką Burger King włączył do oferty inną bezmięsną kanapkę - Rebel Whoopera! Oczywiście w imię nauki pobiegłem do sieciówy i zamówiłem sobie jednego bezmięsnego i jednego normalnego. I kurcze… jestem pod ogromnym wrażeniem. Mimo pełnej świadomości, że to nie jest mięso, wrażenia są zupełnie takie jak przy jedzeniu prawdziwego burgera. Nie będę ukrywał, nie jestem wielkim fanem BK, więc stwierdziłem, że smakuje jak typowy burger z sieciówki. Tylko tyle i aż tyle. Wielkie brawa. To jeden z tych momentów, kiedy człowiek czuje, że żyje w przyszłości.

A potem spróbowałem dla porównania zwykłego whoopera. I muszę przyznać - smak był bogatszy i pełniejszy. Mimo to, postanowiłem, że w Burger Kingu będę zawsze brał Rebel Whoopera. Natomiast biorąc pod uwagę jaki narzut cenowy mają takie lokale, uważam, że dodatkowa złotówka dla opcji bezmięsnej to troszkę PRowy niewypał.


QUORN (GRZYBURGER)

Czarny koń tej listy. Mykoproteinowy produkt firmy Quorn zawiera białka grzybów Fusarium. Produkowany jest od 1985 roku, ma pierdylion odmian - mielony, burgery, kiełbaski, “kurczak”, “wędzona szynka”... Niestety dorwać go w Polsce okazało się nie lada sztuczką. W sumie już się poddałem, kiedy okazało się, że jedna paczka była do kupienia w British Shopie kilka przecznic od mojego miejsca pracy (dzięki Asia). Parę godzin później kotleciki wylądowały na patelni…

Szok i niedowierzanie. Pyszne, “mięsne”, sycące. Tekstura i smak sprawiają, że quorn prawdopodobnie bez problemu zmyliłby każdego, kto nie podejrzewa, że dostał coś co nie jest mięsem. Pewnie nie przetrwałby ślepej próby, gdzie próbujący musiałby wskazać, które z dwóch dań/próbek jest mięsem, a które nie. Ale nie wymagajmy zbyt wiele. Myślę, że gdyby te produkty były dostępne u nas w sklepach, bez oporów zrezygnowałbym ze zwykłego mięsa. Zawiera błonnik i ma małą zawartość nasyconych tłuszczów. No i jeszcze jedna istotna kwestia - badania pokazały, że quorn jest bardziej sycący. Co więcej, badania te zostały powtórzone z tymi samymi wnioskami. To cholernie smutne, że po 35 latach produkt ten wciąż nie dotarł do Polski.


SEITAN

Najstarszy produkt na liście. Choć nazwa seitan pochodzi z XX wieku, Chińczycy znali go już w VI wieku. W ogromnym uproszczeniu jest to pszenny gluten otrzymywany przez wypłukanie skrobi z mąki pszennej. Do niedawna seitan pozostawał w sporej mierze poza moją świadomością i z tego co wiem, poza świadomością wielu naszych rodaków.

Seitana można dostać w licznych lokalach z chińszczyzną i w tych nastawionych na kuchnię wegańską. I nie ma możliwości, żeby go jednoznacznie ocenić. W samej okolicy mojego biura można spróbować go w co najmniej trzech miejscach i… delikatnie mówiąc jest różnie. Seitan może być niemal pozbawioną smaku twardawą gąbką, może również być składnikiem wegańskiego kebaba, który zmyliłby niejednego kebabożercę po kilku piwach.

Jeśli dobrze rozumiem, seitan z natury nieźle przyjmuje przyprawy i smaki, więc dobrze zrobiony może być świetny smakowo, ponadto może mieć też dość mięsistą fakturę, która nieźle symuluje drób. Zrobiony kiepsko… może być zwyczajnie niedobry. Uwaga - jeśli jedzenie wege kojarzycie z niską kalorycznością, to przestańcie. Burger z seitanem może spokojnie przebić klasycznego, krowiego burgera.


PORÓWNANIE

Domyślam się, że są co najmniej cztery aspekty, pod którymi można porównywać powyższe produkty. Aspekt hedonistyczny - smak, ewentualnie to jak udają mięso. Tu oczywistym zwycięzcą będzie z oczywistych względów mięso in vitro. Jeśli patrzeć na to, co jest dostępne komercyjnie, wygrywa quorn, choć Rebel Whooper może ubiegać się o to miejsce ex aequo… ale jeśli patrzeć na to, co jest dostępne w sklepach w Polsce, będzie to Beyond meat. Szczególnie jeśli skupiamy się na burgerach udających wołowinę. Ogromny potencjał tkwi w seitanie, który jednak smakował mi w niewielkich kawałkach, natomiast “kotlecik” był niewypałem.

Aspekt zdrowotny potraktuję skrótowo, w nadziei, że ktoś inny (Damian?) zrobi to bardziej profesjonalnie. Powyższe zestawienie jest bardzo wybiórcze i wąskie. Nie mówię o zamiennikach diety mięsnej na wegetariańską lub wegańską, tylko co można zjeść zamiast krowiego burgera. Faktem jednak jest, że większość ludzi je za dużo przetworzonego i czerwonego mięsa, więc zastąpienie go (przynajmniej czasami) przez produkty roślinne powinno być korzystne. Warto jednak mieć świadomość, że rebel whooper, beyond burger, quorn… wszystkie one, nawet jeśli mają stosunkowo mało nasyconych tłuszczów itd, zdecydowanie załapują się w kategorię “żywności przetworzonej”, której też powinniśmy unikać. Poniżej tabelka wartości odżywczych w 100g produktów:


Jak widać jeśli idzie o kaloryczność, zawartość tłuszczy i białko, to zastępniki przebijają klasyczną krowę. Zawierają za to błonnik i mają trochę mniej węglowodanów.

Aspekt dostępności przeskoczę jeszcze szybciej. Po pierwsze - nie ma się o czym rozpisywać. Zamienniki dopiero nabierają popularności, więc na ten moment trudno je dostać, nie ma porównania z powszechnością mięsa zwierzęcego. Kultywowane mięso jest tuż-tuż na granicy komercyjnej dostępności. Beyond można upolować, dobrą kalorię czy seitana dostaniecie już w kilku sieciach. Quorn nie planuje póki co wejścia na nasz rynek. Po drugie - wszystkie te produkty są na ten moment drogie. Mówmy tu o 2-3 razy wyższej cenie w porównaniu z wołowiną. Po trzecie - to się będzie zmieniało, podejrzewam, że w dużym tempie i na korzyść zamienników. Więc co najmniej ta część notki bardzo szybko ulegnie przedawnieniu.


Na koniec zostawiłem aspekt środowiskowy. Dlatego mam też nadzieję, że będzie jednym z tych, które zapamiętacie po tej przydługiej lekturze. Powyżej znajduje się tabela porównująca zasoby jakie pochłania produkcja kilograma jadalnej wołowiny w porównaniu z kilogramem zastępników. Bardzo proszę, żebyście byli bardzo, bardzo krytyczni wobec tych danych. Niektóre dane pochodzą od producentów i sama metodologia tych oszacowań może być bardzo różna. Wiele tych danych to efekt radykalnych przybliżeń. Oderwanie energii i emisji cieplarnianych jest bardzo istotne, bo część energii pochodzi z gniazdka, a wtedy jeśli jest pochodzi z energii jądrowej nie jest szkodliwa dla środowiska, co innego gdy produkcja podpiera się energią węglową. Potencjalnie najistotniejsze jednak jest to, że punktem odniesienia jest tu mięso wołowe. Widzicie, wołowina to prawdopodobnie najgorsza rzecz dla środowiska jaką możecie znaleźć na Waszym stole. Owszem, jeśli zamienicie ją na jeden z wspomnianych produktów, możecie ulżyć środowisku redukując zużycie zasobów o 80-90%. Ale tak naprawdę wystarczy, że zamienicie wołowinę na drób i już zmniejszycie zużycie energii i lądu o około 60%, a redukcja zużycia wody i emisji cieplarnianych sięgnie nawet 80%! Z wymienionych zasobów najmniejszą redukcję widzimy w wierszu z energią, ale jeśli energię zamienimy na tanią i bezemisyjną, nie powinna spędzać nam snu z powiek. Wtedy produkcja żywności ma szansę stać się znacznie bardziej zrównoważona.



Tu normalnie zachęcałbym do zostania patronami Węglowego. Ale to nie jest zwyczajna notka. Dlatego tym razem zachęcam Was do zostania patronami Rynn, która stworzyła dzisiejszą grafikę. Jej twórczość możecie śledzić na jej fanpage Rynn Rysuje.


A teraz źródła...

O mięsie kultywowanym:
Environmental impacts of cultured meat
LiveKindly - mięso in vitro można produkować bez surowicy
Price of lab grown meat to plummet from 280 000 to 10 per patty by 2021
The pros and cons of lab-grown meat
Pros And Cons Of Lab Grown/Cultured Meat (Benefits & Disadvantages)
Lab-grown meat of the future is here – and may even sustainably fill demand
5 things you should know about lab grown meat

Impossible/Beyond:
Impossible Burger vs. Beyond Meat Burger: Taste, ingredients and availability, compared
www.beyondmeat.com
Impossible Burger 2.0: How does it taste, is it safe and where can you get it?
Impossible Burger lowers greenhouse gas emissions
Beyond Burgers: A Vegan's Dream Or Just Another Trend?

Quorn i mykorpoteiny:
Why Cultured Meat Will Not Feed the World (but mycoprotein just might)
What is Quorn? | Learn more about how Quorn is made

Bardziej naukowo:
Beans and peas increase fullness more than meat - fasola i groch sycą bardziej niż mięso
Influence of a high-fibre food (myco-protein) on appetite: Effects on satiation (within meals) and satiety (following meals)
Effects of consuming mycoprotein, tofu or chicken upon subsequent eating behaviour, hunger and safety

Fotki kultywowanego mięsa: The Verge
Damian Parol: Weganizm? Niekoniecznie! - jeśli ktoś przegapił w tekście


sobota, 9 listopada 2019

Skrzydła na Tytanie

Latanie bardzo mocno działa na naszą wyobraźnię. Co najmniej pięć tysięcy lat temu mieliśmy już mity o latających bóstwach i ludziach. Skrzydlate istoty marzyły się Aztekom, Grekom, Egipcjanom, Persom, Hindusom… Współcześnie popularne są sny o lataniu, niezliczeni superbohaterowie komiksowych uniwersów mogą mniej lub bardziej swobodnie latać ze skrzydłami lub bez.

Nam, zwykłym śmiertelnikom pozostaje jednak twarde stąpanie po Ziemi. Czasem możemy spróbować różnych namiastek lotu, od spadochronu, po lotnię a w ostatnich latach również wingsuity. Jest jednak takie miejsce w układzie słonecznym, gdzie być może, człowiek byłby w stanie polecieć jak Ikar, Huitzilopochtli czy Archangel z X-Men. To miejsce to Tytan, największy księżyc Saturna.

Latanie na Tytanie

Pomysł by latać tam dzięki własnym mięśniom nie jest nowy. Ale kiedy trafiłem na film Because Science Are Godzilla’s Flying Monsters Big Enough?, dostrzegłem szansę, żeby policzyć, czy to istotnie możliwe i jak wielkie skrzydła trzeba by skonstruować w tym celu. Przy okazji poszukałem, czy ktoś robił podobne szacunki. Trochę tak, trochę nie. Jedno z badań analizowało lot polegający wyłącznie na sile nośnej, czyli “na braci Wright”. Wykazało ono, że Usain Bolt, który potrafi pobiec 11 m/s dałby sobie radę ze zwykłym wingsuitem. Szaraki biegnące koło 6 m/s potrzebowały by ok 5 metrów kwadratowych powierzchni nośnej. Mnie interesuje jednak wizja człowieka machającego skrzydłami…

Wyobraźmy sobie astronautę na Tytanie. Nazwijmy go Witruwiusz. Witruwiusz na Ziemi waży 80kg. Zabrał ze sobą skrzydlaty kombinezon ważący kolejne 20kg (na Tytanie jest -180°C). Tytan działa na jego korzyść podwójnie. Po pierwsze ciążenie na jego powierzchni to zaledwie 13,8% ciążenia Ziemskiego. Więc ze stu kilogramów “robi się” od razu niecałe czternaście. Do tego dochodzi o połowę większe ciśnienie atmosferyczne. Dzielimy zatem ciężar przez 1,5 i otrzymujemy dziewięć kilogramów. Potem trafiamy na komiks xkcd, który potwierdza nasze obliczenia, a komentarze do niego są jeszcze bardziej optymistyczne. Do zależność między ciśnieniem a gęstością wkrada się jeszcze bardzo niska temperatura na Tytanie. W związku z tym być może wystarczyłoby, żeby Witruwiusz mógł machając skrzydłami unieść odpowiednik nie dziewięciu ale zaledwie trzech kilogramów!

Skrzydła na Tytanie

Jak do tego ma się absolutnie fantastyczny artykuł na podstawie którego Kyle Hill (którego w głowie nazywam Science Thorem) stworzył odcinek o latających potworach z Godzilli? Zachęcająco. “Flight and scaling of flyers in nature” - U.M. Lindhe Norberg to ciężka lektura, ale zachęcam do zerknięcia. Zobaczymy i dowiemy się tam jak skaluje się rozpiętość i powierzchnia skrzydeł wraz z masą różnych stworzonek, owadów, ptaków, nietoperzy itd. Dowiemy się, że kolibry odstają od reszty, że stosunek powierzchni do kwadratu rozpiętości skrzydeł u nietoperzy waha się od 5 do 11 i temu podobne. I wygląda na to, że Witruwiuszowi powinna wystarczyć powierzchnia od dwóch do trzech metrów kwadratowych. [alternatywny obrazek]

Wysiłek

Na koniec możemy jeszcze pomyśleć, czy Witruwiusz da sobie radę, czy lot nie będzie wiązał się z nadludzkim wysiłkiem. Z publikacji wynika, że ptak o wadze 10kg potrzebuje około 100 watów (dla porównania filmowa Gidorah potrzebuje 12 miliardów watów, to jest 12 gigawatów, czyli mniej więcej tyle, ile potrzeba, żeby wystrzelić prom kosmiczny na orbitę). 100 watów jak się okazuje można porównać nie tylko z klasyczną żarówką (choć mam nadzieję, że nie oświetlacie takimi swoich domów) ale i z… człowiekiem.

Dieta 2000 kalorii, to 8,4 * 10^6 Dżuli. Jeden dzień to 86400 sekund. Dzielimy jedno przez drugie i wychodzi nam 97 watów. Czyli generujemy około 100 watów. 100 watogodzin możemy wygenerować również pedałując intensywnie przez godzinę (przynajmniej tak twierdzą autorzy tego tekstu). Brzmi prościej niż machanie rękami, ale… pamiętajmy, że Witruwiusz musi unieść odpowiednik 9 albo nawet jedynie 3 kg. Do tego pewnie zadowoli się krótszym lotem.

Także mój werdykt jest taki, że latanie na Tytanie dzięki sile ludzkich mięśni na wzór mitycznych postaci powinno być zdecydowanie możliwe. Nie byłoby optymalne, bo lepszy byłby pewnie jakiś skrzydlaty rower przekładający pedałowanie na machanie, ale to już detale. Wygląda na to, że byłoby to mniejszym problemem niż kombinezon, który pozwoliłby przetrwać ekstremalne warunki.

NASA planuje wysłanie latającego drona na Tytana. Jeśli uda się go wystrzelić w 2026 to już w 2034 dowiedzielibyśmy się bardzo dużo o tym fascynującym świecie.

85 lat temu narodził się Carl Sagan. Poświęcił swoje życie popularyzacji nauki. Nie tylko edukował. Wzbudzał zachwyt, zachęcał do marzenia i sceptycznego myślenia. Wanderers to krótkometrażowy film z narracją Carla pochodząca z niezrównanej, genialnej, wspaniałej, zachwycającej "Błękitnej Kropki". W drugiej połowie szorta możecie podziwiać między innymi właśnie wizję ludzi latających na Tytanie.


Źródła:
Flight and scaling of flyers in nature
Are Godzilla’s Flying Monsters Big Enough?
Latanie na Tytanie w/g xkcd (warto zerknąć w komentarze na dole)
Generating electricity with a bicycle
Power Of A Human
Krótka publikacja o lataniu bez machania skrzydłami
NASA is sending a drone to fly around Titan


Podoba Ci się to co robię? Wpłyń na rozwój strony i zostań patronem Węglowego.


wtorek, 5 listopada 2019

Dwie katastrofy na które czekam w tym roku

Tempo w którym SpaceX, a raczej “5% zasobów firmy” rozwija Starship nie przestaje zdumiewać. Obecnie dolna połowa prototypu “Mark 1” została przeniesiona na platformę startową, na potrzeby testów (najprawdopodobniej tankowania i infrastruktury naziemnej) przed pierwszym próbnym lotem. Jednocześnie trwają intensywne prace nad dziobem Starshipa, który według Elona ma być cięższy niż do tej pory. Fani wypatrzyli, że na poszyciu pojawiły się już dysze silników manewrowych.

Zamiast testować wszystko z osobna, dzięki radykalnemu obniżeniu kosztów, w przypadku Starshipa plan jest taki, by agresywnie testować wszystko na raz. Szereg nowych technologii, nowe silniki, nowe (w pewnym sensie) materiały, oraz jak się okazuje szalony manewr towarzyszący lądowaniu. Planowo, pierwszy lot testowy Starshipa, który ma osiągnąć wysokość 20 km ma zakończyć się tak zwanym “belly flop” i lądowaniem. Belly flop to gwałtowne szarpnięcie rakiety, która wpierw traci prędkość hamując “brzuchem”, ale na ostatnim odcinku odwraca się silnikami w dół i ląduje podobnie jak boostery rakiet Falcon. Fragment prezentacji Muska poświęcony lądowaniu możecie zobaczyć tutaj. Myślę, że ten manewr zakończy się spektakularną kraksą.

Mówimy tu o nagłym obróceniu ważącego ponad 120 ton (bez paliwa, ale ok, tego nie będzie tam zbyt wiele pod koniec lotu) prototypu przy prędkości ponad 250 kilometrów na godzinę. Starship Mk1 i Mk2 wykonane są/będą z pospawanych arkuszy stali nierdzewnej. Maszyna która nigdy nie latała, cholera wie ile nie testowanych jeszcze rozwiązań. Myślę, że to po prostu nie może się udać. I nie ma w tym nic złego. W ten sposób SpaceX dokonuje postępu w bezprecedensowym tempie. Jeśli pojazd wzniesie się na planowane 20km to już będzie ogromny sukces, jakie są szanse, że wszystko od silników, po układy sterowania, hydraulikę, kabelki, awionikę spisze się wystarczająco dobrze i całość nie rozpadnie się w czasie manewru? Myślę, że to niemal zaplanowana katrastrofa, bo kolejne egzemplarze będa lżejsze i wytrzymalsze. Każdy pierścień będzie wykonany z pojedynczego, cieńszego arkusza stali, co również uprości budowę. No i myślę, że konstrukcja będzie od razu wzbogacona o wnioski wyciągnięte z rozsypki pierwszego prototypu. Wielu podglądaczy podkreśla, że SpaceX niemal brak miejsca na kolejne pierścienie nierdzewnej stali. Dlatego też sądzę, że jest ogromnie prawdopodobne, że Elon dopnie swego i test odbędzie się jeszcze w 2019.

Im szybciej rozbiją pierwszy prototyp tym szybciej i lepiej zbudują kolejne. A takim Starshipem będzie łatwiej i taniej wysłać 40 000 satelitów Starlink na orbitę, więc nie ma na co czekać ;)
Z ostatniej chwili: jak się właśnie dowiedziałem SpaceX zaczął budować Starship mark 5 nowej, trzeciej lokacji przy Roberts Road. Ja tak trochę żartowałem z tym, że nie ma na co czekać...


Jaka jest druga katastrofa na jaką czekam w 2019 roku? To oczywiście… premiera Epizodu IX. Śledzę to co się dzieje wokół tego filmu z podobną fascynacją z jaką patrzyłbym jak pociąg rozpędza się w kierunku granitowej ściany. Disney zapędził się w niemożliwy róg rękami Riana Johnsona. Tego stosu głupot, absurdów i deptania wątków zasianych przez JJ Abramsa w 2015 nie da się odkręcić i naprostować w jednym filmie. Myślę, że są spore szanse, że powstanie dokument “Star Wars: The Damage Control” opowiadający o produkcji “ostatniego” filmu w sadze. Zbliża się premiera, następują kolejne wycieki fabuły, przecieki o kolejnych dokrętkach i zmianach po seansach testowych, z których wynika, że żadne z ośmiu zakończeń nie “kliknęło” z widownią. Jednocześnie Disney sypie kapuchą na promocję filmu i pompuje balonik obiecując zakończenie wszystkich wątków, oraz wywołuje zabawny wachlarz emocji trailerami.

Myślę, że film spodoba się najbardziej ludziom, którzy mają wywalone na Gwiezdne Wojny. Nie zależy im, średnio pamiętają co się działo w poprzednim filmie nie wspominając na poprzednie trylogie. Krytyka zostanie przypisana hejterom, rasistom itd. Film będzie rozpaczliwą próbą przeskoczenia wszystkiego co było do tej pory choć nie będzie mieć do zaoferowania nic nowego, jak przystało na blockbuster będzie próbował dogodzić wszystkim. Tego po prostu nie da się osiągnąć. Będzie niezła burza. Do kina się nie wybieram, ale aferę będę śledzić. Ciekaw jestem wyniku kasowego, bo wierzę, że słaby wynik Solo to (co najmniej w dużej mierze) wina The Last Jedi.

W przeciwieństwie do katastrofy, którą wieszczę SpaceX, mam mocne podejrzenie, że z Epizodu IX Disney nie nauczy się niczego.


środa, 9 października 2019

SpaceX posadzi lądownik na Księżycu

…choć misja jest fundowana przez NASA, to lądownik będzie dziełem prywatnej firmy Intuitive Machines, co uczyni go (potencjalnie, to jest jeśli misja się powiedzie i nikt ich nie wyprzedzi) pierwszym prywatnym lądownikiem na Księżycu.

NASA w ramach programu Artemis wybrała trzy prywatne firmy, każda z własnym projektem. Na początek wybrano dwanaście aparatur naukowych, które (przynajmniej niektóre) znajdą się w tych lądownikach. Wyprodukowany przez Intuitive Machines Nova-C waży półtorej tony i może posadzić na Srebrnym Globie co najmniej 100kg ładunku. Ma się w nim znaleźć pięć aparatur NASA, co zostawia jeszcze zapas miejsca. Dlatego, firma poszukuje klientów by wypełnić pozostałe miejsce. Także jeśli macie pomysł…

Lot ma odbyć się w 2021 roku. Rakietą ma być Falcon 9. Tak jest, może Jim Bridenstine sądzi, że SpaceX skupia się na Starshipie, ale warto mieć świadomość, że nierdzewna rakieta, to obecnie niecałe 10% wysiłków firmy Muska. W pierwszej chwili zaskoczyć może, że to Falcon 9 a nie Falcon Heavy, w końcu mówimy o lądowniku księżycowym, to kawał drogi do przebycia. Ale jeśli weźmiemy pod uwagę, że wypasiony Falcon 9, dający z siebie wszystko (tzn np. nie odzyskujący pierwszego członu), mógł wynieść 6,7 tony na orbitę geostacjonarną, to trans lunar injection dla ważącego 1,5 tony lądownika brzmi porównywalnie. Według tej animacji wygląda na to, że Nova-C sam jeszcze będzie sobie jeszcze pomagał po drodze.

Poza Intuitive Machines, NASA wybrała jeszcze Astrobotic Technology z lądownikiem Peregrine i OrbitBeyond z lądownikiem Z-01, niestety ta ostatnia firma wycofała się z kontraktu. Jako przyczynę podali niemożliwość terminowej realizacji. Tak czy inaczej idą ciekawe czasy.


Źródło: https://www.space.com/intuitive-machines-moon-lander-spacex-2021.html


Podoba Ci się to co robię? Wpłyń na rozwój strony i zostań patronem Węglowego.


niedziela, 29 września 2019

Podsumowanie prezentacji SpaceX

To był fascynujący tydzień. Jako, że Elon nie potrafi się powstrzymać od twittera, co rusz popuszczał jakieś newsy. Jako, że Starship w sporej mierze budowany jest pod gołym niebem cały internet podglądał fotki z orbity, z dronów i z rozstawionych w okolicy kamer. Jako, że żyjemy w świecie nerdów, wielu mądrych i spostrzegawczych składało powyższe w coraz bardziej spójny obraz tego co zaprezentował tej nocy Elon Musk. Nie wiem czy ten tydzień nie był ciekawszy od samej prezentacji, ale do rzeczy...

Tempo prac, tempo zmian… czegoś takiego nie było od czasu programu Apollo. W 2016 BFR, Interplanetary Transport System, Starshipem… Wielka Pieprzona Rakieta miała mieć trzy nogi, mieć 12 metrów średnicy i jak przystało na współczesne rakiety, być wykonana z włókien węglowych, statek miał mieć 9 silników a booster 48. Trzy lata później średnica do 9 metrów, silników ma być 6 i 32, całość jest wykonana z nierdzewki a po kilku iteracjach stanęło na czterech skrzydłach. A tak w sumie to nie skrzydłach tylko klapach, bo to co wyrasta z boków lśniącego Starshipa będzie ustawione prostopadle do kąta nacierania na atmosferę. Z reguły.

Zmiany pociągają za sobą szereg ciekawych następstw. Jednym, które mnie zainteresowało jest hamowanie i konsekwencje stosowania osłon termicznych wielokrotnego użytku. Elon potrafi świetnie ująć pewne rzeczy w krótkim tweecie. Dla osłon wielokrotnego użytku chcą ograniczyć maksymalną temperaturę, nawet jeśli całkowite ciepło do wypromieniowania byłoby większe. Co z tego wynika? Starship powracający z Marsa wykonywałby dość ciekawy szereg hamowań w Ziemskiej atmosferze. Po pierwszym zahaczeniu kierowałby się na orbitę Księżyca, potem wykonywał drugie hamowanie po którym zahaczałby o orbitę geostacjonarną, by dopiero za trzecim razem ostatecznie wytracić dość prędkości by bezpiecznie wylądować. Warto mieć świadomość, że takie atrakcje trwałyby pewnie ponad tydzień. Mimo tego wszystkiego najbardziej nagrzewające się części pojazdu mają mieć heksagonalne ceramiczne płytki. Nie jestem w tej chwili pewien, czy będą one wielokrotnego użytku. Z pewnością mają być łatwe do wymiany.



Elon stwierdził, że użycie stali nierdzewnej za najlepszy aspekt w projektowaniu Starshipa. Powtórzył argumenty sprzed kilku miesięcy, w tym, że koszt materiału to 2% w porównaniu z włóknami, że dużo lepiej się z nią pracuje, że można uzyskać niższą masę dzięki prostocie, że ma lepsze parametry w niskich temperaturach.

Nowy projekt boostera (super heavy) to zmienna liczba silników od 24 do 37. Sześć nóg do lądowania. Całość ze Starshipem na czubku będzie mieć 118 metrów. I ciąg dwukrotnie większy od Saturna V.

Internauci byli zaskoczeni, kiedy Elon ogłosił parę dni temu, że trzy silniki Raptor są już zamontowane. Nie widać ich patrząc na Starshipa z boku. Z reguły dysze wystają poniżej cylindra rakiety. W tym wypadku tak nie jest. Powód wywołuje u mnie dreszczyk ekscytacji. A to dlatego, że Starshipy mają być docelowo tankowane na orbicie. W tym celu mają się łączyć “tail-to-tail”. Najciekawsze w tej części było stwierdzenie, że manewr ma być łatwiejszy niż to co robili z Dragonami na ISS. I jak zrozumiałem nie mówimy tylko o dokowaniu ale również o tankowaniu dzięki “micro-g manuvering”, paliwo ma po prostu przelewać się ze “Starshipa-cysterny” do Starshipa kierującego się na Marsa lub Księżyc. Tak zatankowany Starship będzie mógł dostarczyć +100 ton na obce światy.



Pierwotnie klapy i nogi do lądowania miały być połączone. Ostatecznie jednak inżynierowie stwierdzili, że osobne klapy i osobne nóżki to rozwiązanie lepsze i lżejsze. Co więcej klapy nie będą sterowane hydraulicznie ani pneumatycznie. Będą sterowane elektrycznie. W tym celu w ostatnich dniach pod nosem Starshipa zamontowano zestaw baterii Tesli. Ma to również dociążyć dziubek bo tył był ponoć za ciężki.

Kilka informacji z sesji Q&A:


  • Elon twierdzi, że Starship Mark 3 powinien polecieć na orbitę. Czyli pierwsze dwa pewnie wykonają tylko suborbitalne skoki.
  • Yusaku Maezawa, który ma polecieć jako pierwszy prywatny pasażer SpaceX ma twittera. Jego username to “Yousuck2020”. Szanuję.
  • Elon jest zapalony do budowania wielu Starshipów w dużym tempie.
  • Boca ma się stać portem kosmicznym. To tam będą konstruować Starship Mark 3. Chcą ich budować bardzo dużo.
  • Kolejne Starshipy będą budować z pojedynczych arkuszy stali - będą na miejscu kształtować z nich pierścienie, wykonywać jeden spaw. Mają być cieńsze, przez to lżejsze i tańsze.
  • Z wyjątkiem Ziemi i Wenus, na innych planetach czy księżycach gazowych gigantów, Starship będzie mógł wystartować i osiągnąć orbitę bez boostera.
  • Jako, że pojazd ma być wielokrotnego użytku, Elon sądzi, że ludzie mogliby polecieć nawet za rok. Jakkolwiek absurdalnie to brzmi, to jeśli za pół roku osiągną orbitę, to potem mogą wykonać nawet dziesięć lotów w ciągu dziesięciu dni by wykazać, że jest bezpieczny dla ludzi. Uproszczone, Elonowe, ale oddaje ideę o ile prościej w tym wypadku będzie osiągnąć akceptację dla lotów załogowych.

Nowe linki:
https://twitter.com/SpaceX/status/1178129849057038337

Stare linki:
https://www.spacex.com/sites/spacex/files/making_life_multiplanetary_2016.pdf
https://weglowy.blogspot.com/2016/09/problemy-ziemi-wyzwania-marsa.html
https://weglowy.blogspot.com/2017/09/spacex-tym-razem-ksiezyc-i-mars.html
https://weglowy.blogspot.com/2019/01/rakieta-ktora-sie-spoci.html
https://weglowy.blogspot.com/2019/03/musk-szaleje-z-bfr.html


Podoba Ci się to co robię? Wpłyń na rozwój strony i zostań patronem Węglowego.


poniedziałek, 23 września 2019

Silnik wywrócony na lewą stronę

Ostrzeżenie - artykuł zawiera liczne uproszczenia. Może wywołać skoki ciśnienia u ekspertów.

Udało mi się. To był trudny wyścig. Wyścig o którym nie wiedział mój konkurent - Tim Dodd. Chyba od półtora roku chciałem napisać o aerospike. Ale dopiero kilka miesięcy temu usłyszałem, że Everyday Astronaut (czyli Tim Dodd właśnie), też chce zrobić o tym swój materiał. Potraktowałem to jako źródło motywacji, postanowiłem napisać coś zanim on przygotuje swój filmik. Tak więc pozwólcie, że zapoznam Was z dość ciekawym pomysłem na silnik rakietowy.

W tym celu musimy zacząć od klasycznych silników rakietowych i jednej z ich słabości. Napędzają one rakiety dzięki trzeciemu prawu dynamiki newtona - “odpychają się” od gazów wyrzucanych w przeciwnym kierunku. Innymi słowy produkty spalania paliwa pod ogromnym ciśnieniem kierowane są np. w dół przez co reszta rakiety jest popychana w górę. Działa to najlepiej (najbardziej wydajnie) jeśli spaliny poruszają się w jednym kierunku z jak największą prędkością. W praktyce jednak do głosu dochodzi ciśnienie atmosferyczne, które “naciska” na strumień z dyszy z zewnątrz. Im wyżej znajduje się rakieta, tym niższe ciśnienie, więc spaliny wychodzą z dyszy pod coraz szerszym kątem, więc część ciągu “marnuje się”. W końcu interesuje nas jedynie składowa ruchu zgodna z kierunkiem lotu. Kształt dyszy, może być dostosowany tylko do jednej wysokości nad poziomem morza… chyba, że wywrócimy go na lewą stronę.

Tak wiem, tytuł notki mówi o wywróceniu silnika, a tak naprawdę chodzi tylko o dyszę. Musicie mi wybaczyć - tak brzmiało znacznie fajniej. Normalna dysza oddziela spaliny od powietrza parabolicznym “dzwonem”. W silniku aerospike kierowane są one na paraboliczny stożek na środku do którego dociska je ciśnienie samej atmosfery. Klasyczny design jest lepszy na swojej “dedykowanej” wysokości (większość silników zaprojektowana jest na ciśnienie na poziomie morza). Aerospike może się pochwalić jedynie około 90% wydajności klasycznego silnika na tej wysokości. Jego przewaga polega na tym, że podczas gdy wydajność klasycznych silników spada na innych wysokościach, aerospike działa na nich równie dobrze. Od poziomu morza aż po próżnię.

W teorii szpic centralnego stożka powinien być nieskończenie długi, tak samo dzwon silnika dostosowanego do pracy w próżni też powinien ciągnąć się w nieskończoność. Realnie jednak oczywiście trzeba go gdzieś zakończyć. Krótsza dysza będzie lżejsza więc może być znacznie lepsza od teoretycznie bardziej wydajnej, długiej. Podobnie ze stożkiem. Pod ściętym stożkiem tworzy się strefa recyrkulacji, która jednak nie zakłóca pracy ani spowalnia rakiety, a na wyższych wysokościach może nawet poprawiać ciąg. Niektóre projekty zawierają również dodatkowe odprowadzanie gazów z tego punktu. W ten sposób dodatkowo oszczędzano masę - dodatkowy strumień spalin zastępował dłuższy stożek.

Aerospike ma dwa główne warianty. Poza wspomnianym powyżej, gdzie spaliny są skierowane na stożek istnieje wersja liniowa. W tym wypadku zamiast parabolicznego stożka/szpica mamy paraboliczny kształt ściętej litery V. Taki projekt pozwalał na modularną budową, doczepianie kolejnych silników i łatwiejszą kontrolę ciągu (polegałaby na włączaniu i wyłączaniu kolejnych sekcji).

Taki silnik miał napędzać VentureStar, następcę promów kosmicznych. Koncepcja aerospike nie jest nowa. Sięga połowy zeszłego stulecia. Chęć napisania notki na ten temat przyszła półtora roku temu, częściowo dlatego, że ożywiła wspomnienie z lat 90tych. Może niektórzy z Was pamiętają, gdy Discovery było kanałem o nauce i technice a nie o krzyczących na siebie motocyklistach. To właśnie wtedy po raz pierwszy widziałem aerospike, naturalnie nie bardzo rozumiałem o co chodzi, ale widok “nowego promu” w kształcie grotu strzały, z silnikiem prosto z filmu SF pozostał mi gdzieś w pamięci.

VentureStar miał być zupełnie nową jakością. Były to czasy po katastrofie Challengera. Amerykanie mieli świadomość, że promy, w pewnym sensie były niewypałem. Nie zrozumcie mnie źle, era wahadłowców pchnęła znacznie eksplorację kosmosu ale np. koszt ich eksploatacji był jakies 70 raz większy od planowanego. VentureStar miał spełnić obietnicę wahadłowca. Bez dodatkowych stopni, na jednym silniku od ziemi aż po orbitę, całkowicie wielokrotnego użytku...

Co się zatem stało? Lockheed Martin miał ściąć dziesięciokrotnie koszt wynoszenia materiału na orbitę. W latach 90tych silnik aerospike zbliżał się do etapu lotów, jednak pęczniejące koszty i niepowodzenia w testach doprowadziły do wycofania się USA z finansowania projektu w 2001 roku. Lockheed Martin kontynuował prace jeszcze przez osiem lat zanim dał za wygraną.

Co z innymi firmami? Niestety jako, że nikt nie doszedł do etapu latania takimi rakietami (poza małymi rakietami z cylindrycznym wariantem aerospike), praca nad tą koncepcją oznaczałaby ogromne koszty R&D. To wciąż niemal jak projektowanie rakiety od podstaw. A mimo swoich zalet aerospike boryka się z licznymi problemami jak choćby chłodzenie centralnej części tak by nie uległa stopieniu. Jego zaleta w postaci wydajności i oszczędzania paliwa okazuje się nie być aż tak atrakcyjna. SpaceX, odzyskując pierwszy stopień swoich Falconów oszczędza nieporównywalnie więcej niż oszczędziłby na paliwie, które stanowi ułamek procenta kosztu rakiety.

Kto wie, może druk 3D, coraz lepsze możliwości projektowania cyfrowego i rosnąca wartość sektora kosmicznego sprawią, że aerospike wyskoczy w którymś momencie z kapelusza i wstrząśnie rynkiem. Póki co, pozostaje ciekawostką, która zbiera kurz na półce i czasem przewija się w popkulturze.

W notce całkowicie pominąłem jak fascynującym tematem jest projektowanie dyszy i mechanizm stojący za Dyszą de Lavala (chodzi o operowanie ciśnieniem i prędkością spalin w silniku) oraz milion innych aspektów. Nie wspomniałem też o alternatywach dla radzenia sobie z kwestią różnego ciśnienia atmosferycznego na różnych wysokościach, ani o tym dlaczego gif po prawej jest z czapy (w skrócie - bo nie taki mechanizm nie dałby rady z temperaturą i ciśnieniem silnika rakietowego). Może kiedyś przyjdzie czas na to by napisać o tym wszystkim, bo nie bez powodu rocket science jest synonimem czegoś skomplikowanego. To fascynujący temat, który zaniedbywałem na Węglowym i chciałbym to kiedyś nadrobić. Oczywiście jeśli jesteście zainteresowani o czym możecie dać znać poniżej lub na fanpage.



Źródła:
AerospaceWeb.org
Curious Droid
Schematy (te na niebieskim tle): Rocketdyne: Powering Humans into Space (1999)
Składowe strumienia dorysowałem na fotce z misji SSO-A
Pióropusz na róznych wysokościach to też kilka klatek z tego samego lotu


Podoba Ci się to co robię? Wpłyń na rozwój strony i zostań patronem Węglowego.