Węglowy Szowinista: listopada 2015

wtorek, 24 listopada 2015

Jak grom z jasnego nieba

Od jakiegoś czasu fani SpaceX czekali na coś, czego nagle i niespodziewanie dokonała dzisiaj zupełnie inna firma. Oczywiście można mieć pewne zastrzeżenia do tego jak wyglądał sensacyjny lot rakiety New Shepard, ale ponad wszelką wątpliwość dokonali czegoś niezwykłego a Elon Musk może mieć wreszcie godną konkurencję w kosmicznym biznesie. Zanim omówimy wątpliwości i porównamy SpaceX z Blue Origin, zobaczmy filmik z lotu:

Czemu mamy przełom? Bo po raz pierwszy rakieta wyniosła ładunek (nawet jeśli była to pusta kapsuła) w kosmos i wróciła w całości na ziemię, potencjalnie gotowa do zatankowania i kolejnego lotu. SpaceX tak wytrwale dąży do tego by używać swoich rakiet wielokrotnie, bo w kolosalny sposób zmniejszy to koszty lotów kosmicznych. Paliwo stanowi kilka procent ceny pojazdu. Wyobraźmy sobie ile kosztowałby przejazd taksówką gdyby każdorazowo trzeba było płacić za cały samochód. Nawet przy współczesnej produkcji seryjnej. A tak wygląda dzisiejszy transport kosmiczny.

Wstępne prototypy Elona Muska - Grasshoppery latały na wysokość około kilometra, po czym ładnie siadały na platformie. Ta technologia ma pozwolić na podobny trik pierwszemu członowi rakiet Falcon. Niestety do tej pory się to nie udało przy dwóch próbach. Liczę na sukces za trzecim razem. Tymczasem (Anglik powiedziałby “out of the blue”) mało znana firma nagle pokazała w pełni odzyskiwalny lot całej rakiety.

OK, więc skąd zastrzeżenia? Po pierwsze można mieć wątpliwości czy Blue Origin pokazało coś więcej niż testy Grasshoppera z 2013 roku. Moim zdaniem tak. Nawet jeśli to podobne osiągnięcia to jednak New Shepard spadał swobodnie z wysokości ponad 100 km i uruchomił silnik na wysokości półtora kilometra po czym pięknie osiadł w punkcie startu. Tu jednak kryją się dwa haczyki. Pierwszy to te 100 km. Owszem, to jest umowna granica kosmosu i tak jak pokazuje promocyjny fragment animacji 3D - pozwoli to na wrażenie nieważkości i krótką wizytę “w kosmosie”. Jednak w przypadku komercyjnych lotów jakie od kilku lat zapewnia SpaceX nie wystarczy ani 100 km wysokości, ani pionowy start. By umieścić coś na stabilnej orbicie należy cały ładunek wynieść wysoko i nadać mu prędkość orbitalną. Dlatego choć rakiety startują pionowo, to szybko “zakręcają”. Z tego też powodu, mimo że Falcony startują z Cape Canaveral, to pierwszy człon ma za zadanie wylądować na barce pływającej po

oceanie kilkaset kilometrów na wschód od brzegu.

Dlatego, choć jak wspominam SpaceX chyba doczekało się prawdziwej konkurencji, nie sądzę by Elon Musk miał dziś problemy z zaśnięciem. Myślę, że dziś wszyscy wygraliśmy.

czwartek, 12 listopada 2015

Jak Ty uczcisz stulecie dziwności?

Każdy rok wypełnia cała masa rocznic. W tym roku przypada jedna naprawdę wyjątkowa. To stulecie narodzin dziwności. Mija sto lat od kiedy nauka roześmiała się w twarz naszej intuicji. W 1915 roku Einstein opublikował teorię względności a nauka sięgnęła dalej niż zdrowy rozsądek.

Jak w przypadku wielu ważnych koncepcji w nauce punkt wyjścia był dość prosty - prędkość światła jest stała, niezależnie od punktu odniesienia. Konsekwencje tego założenia są niezwykle dziwne, ale od stu lat potwierdzają je rozmaite eksperymenty. Jeśli w naszym kierunku wysłany zostanie promień światła, to nieważne czy będziemy na niego czekać w miejscu, czy ruszymy w jego kierunku z jakąś prędkością. W obu przypadkach będzie zmierzał w naszym kierunku z prędkością c. Jest to możliwe tylko dlatego, że czas i przestrzeń nie są stałe i niezmienne. Istnieją zjawiska kontrakcji długości oraz dylatacji czasu. Pręt poruszający się w kierunku obserwatora jest krótszy niż w stanie spoczynku. Zegary znajdujące się w ruchu działają wolniej.

To nie wszystko. Zegary działają też wolniej, gdy znajdują się bliżej silnego pola grawitacyjnego. Więcej - masa również jest zmienna i jest większa, jeśli dany obiekt się porusza. Gdy Einstein chciał pogodzić to z drugą zasadą dynamiki Newtona sformułował najsłynniejsze równanie na świecie, czyli E=mc². Wszystko to może wydawać się abstrakcyjne, ale jest prawdziwe i wielokrotnie przetestowane.

Wszechświat nie przejmuje się naszym zdrowym rozsądkiem, dlatego jeśli odpowiednio się rozpędzimy, możemy wbiec z 1,5 metrową drabiną do jednometrowej szopy i zmieścić się w środku. Ale to temat na osobną notkę… Na co dzień prawdziwość teorii Einsteina testujemy częściej niż byśmy się spodziewali. System GPS nie działałby tak precyzyjnie gdyby nie teoria względności. Satelity poruszają się tak szybko, że ich zegary poruszają się wolniej od naszych o 7 mikrosekund dziennie. Jednocześnie są na tyle oddalone od Ziemi, że działa na nie słabsze przyciąganie grawitacyjne, dlatego ich zegary poruszają się o szybciej o 48 mikrosekund dziennie. W sumie 41 us na dobę (w rzeczywistości jednak dochodzi jeszcze kilka poprawek z innych źródeł, które muszą brać pod uwagę systemy GPS).

Teoria względności jest też istotna w działaniu elektromagnesów - choć elektronów jest tyle samo co protonów, ruch tych pierwszych sprawia, że wydają się ciaśniej upakowane i pojawia się różnica ładunków. Prędkości poruszania się elektronów wpływają też na właściwości pierwiastków takie jak kolor złota czy konsystencja rtęci.

To tylko nieliczne z niesamowitych konsekwencji teorii względności. Niektóre są tak szokujące, że sam Einstein uznawał je za matematyczne ciekawostki. O nich z pewnością będzie można usłyszeć 26 listopada w Centrum Nauki Kopernik.

Jądro Ciemności - taki tytuł nosi wieczór w ramach którego profesor Kip Thorne wygłosi specjalny wykład z okazji stulecia teorii względności. Nie wiem jak Wy, ale ja nie wyobrażam sobie lepszego sposobu na uczczenie tej rocznicy.

Thorne opowie o rzeczach, które Einsteinowi wydawały się zbyt dziwne, by istniały naprawdę, choć przewidywały je równania, które sam skreślił. Dziś wiemy, że czarne dziury nie tylko istnieją, ale są wręcz bardzo ważną składową Wszechświata. Nie znaczy to jednak, że je rozumiemy. Cały czas są wielką zagadką, nie wiemy co w nich drzemie. Ściany ognia? Tunele do innych zakątków naszego wszechświata? Wrota do innych? Z pewnością nie są przejściem do szafy w pokoju małej dziewczynki.

Mimo mojej chłodnej oceny filmu Interstellar nie mogę się doczekać na spotkanie z jednym z bardziej uznanych naukowców naszych czasów. Kip Thorne z pewnością będzie mówił o czarnych dziurach oraz o falach grawitacyjnych - jednej z ostatnich rzeczy, które przewiduje teoria względności, której jeszcze nie udało się nam bezpośrednio zaobserwować. Z pewnością będzie ciekawie. Jeśli wybieracie się ze mną na wykład profesora Kipa Thorne pamiętajcie, żeby zdrowy rozsądek zostawić przed drzwiami sali.

Kip Thorne - Jądro Ciemności

czwartek, 5 listopada 2015

Badass Bill

W niedzielę miała miejsce premiera dokumentu Explorer: Bill Nye’s Global Meltdown. Program omawia zmiany klimatyczne z perspektywy Billa, przechodzącego “pięć stadiów żałoby” (zaprzeczenie, gniew, targowanie, depresja, akceptacja) związanej ze zmianami klimatycznymi. Prowadzący odwiedza swojego terapeutę doktora Schwarzeneggera, omawia sytuację klimatyczną, polityczną oraz rokowania na przyszłość.

To całkiem niezły program. Miłym akcentem jest występ Arnolda - jest on republikańskim politykiem, a mimo to nie jest antynaukowym denialistą klimatycznym (oraz nie nienawidzi gejów). Ta krótka notka ma być jednak o czymś innym. W dokumencie pojawił się taki kadr: