SpaceX - wzloty i upadki

Aktualizacja: Już miałem publikować notkę, kiedy okazało się, że doszło do eksplozji Dragona - przeczytacie o niej na końcu tego wpisu.
Sporo się ostatnio działo w bliskim kosmosie. Większość wokół SpaceX, ale nie tylko. Poniżej mój subiektywny przegląd z drobnymi komentarzami i przemyśleniami. Jak się okazało notka skupiła się jedynie na SpaceX...


Falcon Heavy - wzloty i upadki
Zobaczyliśmy drugi lot FH w ogóle, w tym pierwszy komercyjny. Można powiedzieć, że udało się na 125%, bo nie tylko odzyskano dwa boostery, nie tylko udało się posadzić centralny człon na barce, nie tylko udało się umieścić satelitę na orbicie geostacjonarnej, ale udało się nawet odzyskać owiewki, które mogą ściąć kolejnych kilka milionów z kosztu lotu.

Niestety trudne warunki pogodowe sprawiły, że w drodze do portu centralny booster Falcona Heavy się wywrócił i złamał. Normalnie, po lądowaniu złapałby go i przytwierdził do barki “octagrabber”, robot który SpaceX umieścił na barce specjalnie w tym celu, no ale rakieta FH ma trochę inną budowę i jest niekompatybilna z tym automatem. Co prowadzi mnie do kolejnego punktu...

Falcon Heavy - ślepy zaułek
Zagadnienie tej rakiety jest arcyciekawe pod wieloma względami. Początkowa idea wydawała się prosta - przyczepić dwa boostery do Falcona 9 i koniec. Mamy supermocną rakietę. Prace nad FH jednak rozciągały się tak bardzo, że pierwszy planowany lot zamiast w 2013 miał miejsce w 2018.

Okazało się, że łączenie rakiet kosmicznych to nie bułka z masłem. Aerodynamika poruszających się z prędkościami naddźwiękowymi rakiet ważących tysiąc ton jest dość zdradziecka. Ilość detali, które wynikły w trakcie projektowania tego kolosa nieźle pokazała, że nie bez powodu rocket science jest synonimem czegoś skomplikowanego. Jedną z rzeczy, które zrobiły na mnie wrażenie były dywagacje na temat tankowania Ciężkiego. Jak się okazuje ładowanie 70-metrowej rury ciekłym tlenem powoduje, że odkształca jak banan i trzeba to brać pod uwagę.

Ale to nie wszystko. W tym samym czasie SpaceX niesamowicie udoskonalił Falcona 9. Tak bardzo, że obecnie rakieta ta jest w stanie wynieść satelity na orbitę geostacjonarną (coś, co w 2011 było jedynie w zasięgu planowanego wówczas FH). Więc motywacja do korzystania z tej rakiety mocno spadła. Szczególnie, jeśli wziąć pod uwagę to, że elektronika i satelity robią się coraz lżejsze.

Falcon Heavy na Księżycu
Ratunkiem może okazać się NASA, która rozważa użycie Ciężkiego w powrocie USA na Księżyc. Niedawno ogłosili, że koniecznie chcą ponownie postawić człowieka na Srebrnym Globie i mają to zrobić do 2024 roku. Z jednej strony brzmi jak szaleństwo, ale skoro robili to 50 lat temu, to powinni móc i za 5 lat, prawda? Wiceprezydent powiedział, że jak obecni kontraktorzy nie są w stanie, to znajdą sobie takiego, który będzie.

Ton wypowiedzi jest absolutnie niepoważny i skandaliczny, ale SpaceX pewnie zaświeciły się oczka. Wśród planów NASA jest nie tylko powrót na Księżyc ale wręcz budowa całej infrastruktury - stacji kosmicznej na orbicie naszego jedynego naturalnego satelity. To byłoby zadanie w sam raz dla rakiety o takim udźwigu.

Jednoczesnie USA miota się strasznie w kwestii załogowego Dragona i kapsuły Orion, co zaowocowało takim potworkiem. Teraz, kiedy przeczytaliście jakie problemy były z połączeniem trzech Falconów 9, że po modyfikacjach nawet robocik mocujący nie jest kompatybilny ze zmodyfikowanym centralnym członem, chyba macie pewne pojęcie o tym, że taki Frankenstein to dość karkołomna idea. I to jeszcze do wystrugania w kilka lat...

Faktycznie - w obecnej postaci Falcon Heavy może coś dostarczyć na orbitę Księżyca, ale przygotowanie go do załogowego lotu z lądowaniem i powrotem to trochę inna bajka. Z jednej strony kibicuję, z drugiej… no nie wiem. Może jednak jest alternatywa.

Nie samym Falconem Heavy...
Starhopper ("prototyp testowy" Starshipa) wykonał pierwszy podskok. Nie wybuchł, nie rozpadł się, silnik Raptor zadziałał, a ja sobie myślę co to będzie za moc jak w BFR zamontują 31 takich silników. Ale to nie wszystko. NASA ćwirknęła, że teleskop LUVOIR mógłby polecieć w kosmos na pokładzie Starshipa. Opanuję się i nie wejdę w dywagacje o tym jaki wariant LUVOIR brali pod uwagę (większy czy mniejszy) ani, że dostaję lekkich palpitacji na samą myśl, że to cacko mogłoby znaleźć się na orbicie, ani że JWST jeszcze nie poleciał a co dopiero to… Warte wzmianki jest jednak to, że NASA po raz pierwszy uznała istnienie BFR. Innymi słowy to już nie jest jakiś poboczny projekt Muska robiony na polu, po godzinach, tylko realna opcja, którą inwestorzy traktują na poważnie.


NASA chce zmienić tor lotu asteroidy
Jednocześnie astroentuzjaści dostali szału na wiadomość, że misja DART najprawdopodobniej dojdzie do skutku i to z pomocą Falcona 9. Double Asteroid Redirection Test to prezentacja technologii kinetycznego uderzenia w asteroidę w celu zmiany jej trajektorii. To znaczy bez broni nuklearnej i bez Bruce’a Willisa. Celem DART jest asteroida podwójna Didymos. Konkretnie jej mniejszy składnik, 150-metrowa bryła, nieoficjalnie nazywana Didymoon.

Uderzenie około półtonowej sondy z prędkością 6 km/s ma szansę zmienić prędkość Didymoon o jakieś 0.8 m/s (obliczenia moje własne, z baardzo luźnymi założeniami). To może być wystarczające, by wytrącić malucha z orbity wokół 800 metrowej skały. Nawet jeśli nie, to dowiemy się sporo o tym ile możemy narozrabiać takimi kinetycznymi pociskami.

Eksplozja Dragona 2
Statyczny test załogowego Dragona poszedł źle. Zaczęło się dobrze, przetestowano silniczki Draco, po czym w czasie testu silników SuperDraco (~200 silniejsze, kluczowe do ewakuacji astronautów) kapsułę dosłownie rozerwało. Na razie nie znamy oficjalnych detali, ale znawcy wypatrzyli czerwony obłok teratlenku diazotu, a jego wielkość wskazuje na eksplozję zbiornika z tymże. NASA zareagowała bardzo ładnym tweetem, który widzicie obok.


Źródła:
twitter.com/EmreKelly/ - Pierwsza fotka (eksplozja widziana z plaży)
Flickr.com/photos/spacex/ - Fotka z lotu ArabSat
Bridenstine's idea for inserting Orion/ESM into Moon Orbit
twitter.com/NASAGoddard/ - LUVOIR w Starshipie
Florydziak o eksplozji Dragona
https://twitter.com/JimBridenstine/ - oświadczenie NASA

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

Panie i panowie, oto czarna dziura

Doczekaliśmy się pierwszej “fotki” czarnej dziury w centrum galaktyki Messier 87. Stosuję cudzysłów, bo nie mówimy tu o klasycznym zdjęciu. To co właśnie opublikowano na konferencji prasowej Event Horizon Telescope, to efekt kilkunastomiesięcznej obróbki sygnałów radiowych zebranych przez sieć teleskopów rozrzuconych po całej planecie. Luki w danych uzupełniono danymi symulacyjnymi.

Tytułem wstępu (możesz przewinąć na dół, zobaczyć fotę czarnej dziury i wrócić)

Czarne dziury to obiekty tak masywne, że nawet światło nie może wymknąć się ich sile ciążenia. Istnieje taki obszar w ich pobliżu, że prędkość ucieczki jest większa niż prędkość światła. Jeśli podrzucę dziobaka w górę, to spadnie mi znów w ręce. Jeśli podrzucę go bardzo mocno, to też w końcu zwolni, zatrzyma się i zacznie coraz szybciej spadać mi w dłonie. Jest jednak taka graniczna prędkość (11 kilometrów na sekundę), przy której stojąc na Ziemi mógłbym rzucić dziobaka tak mocno, że już nie wróciłby na naszą dziwną* planetę.

Ta graniczna prędkość w przypadku czarnej dziury jest większa niż prędkość światła. Dlatego nawet fotony nie są w stanie uciec z obszaru określanego “horyzontem zdarzeń”. To właśnie ten umowny obszar chcieli uwiecznić astronomowie z zespołu tworzącego Event Horizon Telescope, o którym za chwilę. Jak uwiecznić coś co nie emituje światła i promieniowania (dla uproszczenia nie wspominajmy dziś o promieniowaniu Hawkinga)? Trzeba zrobić zdjęcie materii znajdującej się tuż ponad horyzontem zdarzeń. Czarną dziurę w centrum naszej galaktyki nieustannie otacza pierścień materii, która na nią spada - gaz i pył kosmiczny, resztki pożeranych gwiazd i temu podobne. Materia ta porusza się z prędkościami bliskimi prędkości światła, przez co osiąga niewyobrażalne temperatury i emituje promieniowanie podczerwone, widzialne, mikrofalowe, radiowe, rentgenowskie… Światło, które nie wpadnie w bezpowrotną pułapkę czarnej dziury też jest pod jej wpływem - jego ścieżka ulega zakrzywieniu. Naukowcy obserwują zakrzywienie światła w różnych celach, na przykład do badania rozkładu masy w galaktykach i Wszechświecie w skali gromad galaktyk.

W przypadku czarnej dziury to zakrzywienie jest tak ekstremalne, że patrząc na czarną dziurę z perspektywy jej “równika” możemy zobaczyć dysk materii dookoła jednocześnie z góry i z dołu. Ten niezwykły efekt atrakcyjnie pokazano w filmie Interstellar (którego nie lubię**). Ilustracje powyżej (mam nadzieję) wyjaśniają to, o czym napisałem. Taki efekt oczywiście zaobserwować można, gdy dysk akrecyjny jest ustawiony krawędzią do nas, nie gdy obserwujemy biegun czarnej dziury. Zwróćcie również uwagę, że z jednej strony promieniowanie wydaje się silniejsze - to z kolei efekt Dopplerowski. Tak jak dźwięk nadjeżdżającej karetki zdaje się mieć większe natężenie niż odjeżdżającej, tak jaśniejsza będzie wydawać się ta część dysku, która wiruje w naszą stronę.

Podsumowując - “zdjęcie czarnej dziury” to pewne uproszczenie. Dlatego bardziej drobiazgowi naukowcy mówią, że EHT przedstawia nam zdjęcie “cienia horyzontu zdarzeń” na tle materii wirującej wokół serca galaktyki Messier 87.


Event Horizon Telescope

Ponad trzydzieści instytucji, kilkanaście obserwatoriów, osiem radioteleskopów wspólnie utworzyły wirtualny teleskop wielkości Ziemi. W kwietniu 2017 roku zebrały one wspólnie petabajty danych. Jako że trudno porównywać to z czymkolwiek, postanowiłem porównać to z pornografią. Danych, które od kilkunastu miesięcy obrabiają centra danych w MIT oraz Instytucie Maxa Plancka, jest kilkanaście razy więcej niż całe zasoby YouPorn.

Jest tego tak dużo, że przesył internetem nie miałby sensu, dlatego wieloterabajtowe dyski czekały sobie na biegunie południowym do grudnia 2017 na załadowanie do samolotu, który przewiózł je na miejsce docelowych prac.

Pozwolę sobie tutaj dorzucić łyżkę dziegciu. Nie czarujmy się, nawet kilkanaście radioteleskopów rozrzuconych po całej Ziemi to nie to samo, co teleskop wielkości planety. Dane EHT są bardzo ograniczone i jednym z powodów dla których dane były opracowywane przez grubo ponad rok (przypominam, że pierwotny plan był taki, że “zdjęcie” zobaczymy w 2018 roku), była ich obróbka. Usuwanie szumów to jedno, ale prawda jest taka, że dane częściowo są uzupełniane na podstawie symulacji. Nie mam wątpliwości, że włożono ogrom pracy w sprawdzenie, czy modele i symulacje pokrywają się z innymi obserwacjami, co dało astronomom przekonanie, że stosując taką taktykę nie tworzą “samospełniającej się przepowiedni”. Ciekaw jestem jednak, czy ktoś będzie

krytykował te wyniki mówiąc, że obraz z EHT, który ma potwierdzać właściwość Einsteinowskiej teorii, został uzyskany dzięki poprawkom wynikającym z tejże teorii. Zanim zamieszczę właściwe foto - obok symulacja czarnej dziury i rekonstrukcja tego, co EHT powinien uzyskać autorstwa Andrew Chaela.


Wyniki

A teraz właściwe foto:

Może to wygląda jak trochę rozmytych plam, ale dla porównania - to tak jakbyśmy obserwowali pomarańczę leżącą na Księżycu. Centralna czarna dziura w galaktyce Messier 87 znajduje się 520 trtlionów kilometrów od Ziemi. Fakt, że możemy uzyskać taki obraz nie ruszając tyłka z planety Ziemia jest bardzo imponujący. Kształt horyzontu zdarzeń potwierdza przewidywania Einsteina, asymetria jasności również zgadza się z tym czego się spodziewano. Kowalski może wzruszyć ramionami, ale teraz te dane wezmą w obroty astronomowie z całego świata, przez najbliższe lata będą analizować działanie grawitacji w ekstremalnych warunkach, proces powstawania dżetów wyrzucających materię w kierunku osi czarnych dziur, będą analizować ewolucję galaktyk, będą szukać martwych gwiazd w pobliżu (pulsarów i mniejszych czarnych dziur)...

Gdzieś tam w środku tej ciemności załamują się znane nam reguły fizyki. Obecnie horyzont zdarzeń zdaje się nieprzekraczalną barierą. Nawet jeśli, to właśnie troszkę się do niego zbliżyliśmy.


* tak, dziwną. W końcu wyprodukowała takie dziwadło jak dziobaki.
** nie lubię, bo zapowiadane mocne osadzenie w nauce kończyło się mniej więcej właśnie na przedstawieniu czarnej dziury. Potem im dalej, tym gorzej.


Źródła:
Press Release
This Is Why The Event Horizon Telescope Still Doesn't Have An Image Of A Black Hole
Here’s What Scientists Think Their First Picture of a Black Hole Might Look Like
We're About to See The First-Ever Photo of a Black Hole. Here's What It Might Be Like
Event Horizon Telescope - Simulations Gallery

Ilustracje:
Czarna dziura z moimi bazgrołami - Gravitational Lensing by Spinning Black Holes in Astrophysics, and in the Movie Interstellar - Oliver James, Eugenie von Tunzelmann, Paul Franklin, Kip S. Thorne
Teleskopy - Apex, Iram, G. Narayanan, J. McMahon, JCMT/JAC, S. Hostler, D. Harvey, ESO/C. Malin
Symulacja/rekonstrukcja EHT - Andrew Chael
"Fotka" - Event Horizon Telescope


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

Przełom w obrazowaniu planet pozasłonecznych

Od ładnych paru lat wiemy (a nie tylko domyślamy się), że Wszechświat jest pełen planet. Wygląda na to, że niemal każda gwiazda ma jedną lub więcej planet. Oczywiście w związku z tym naukowcy już przebierają nogami, żeby zacząć je badać i analizować.

Pierwsze nieśmiałe kroczki stawialiśmy od samego początku. Prawa fizyki i geniusz astronomów sprawiają, że niemało o tych planetach mogliśmy powiedzieć obserwując jedynie gwiazdy wokół których krążą. O tym mówiłem już wielokrotnie w ostatnich latach, chcę to w przyszłości zebrać też w formie pisanej. Teraz jednak astronomowie zrobili spory krok naprzód. Instrument GRAVITY wzbogacił zespół VLT (cztery teleskopy optyczne zwane razem Very Large Telescope) o możliwość bezpośredniej obserwacji planet pozasłonecznych metodą interferometrii optycznej.

Metoda ta pozwala, dzięki sprytnej obróbce obrazu z czterech teleskopów, wyłowić światło pochodzące z atmosfery planety z oślepiającego blasku gwiazdy wokół której krąży. Jak bardzo oślepiający jest ten blask? Przeciętna gwiazda może być nawet miliony razy jaśniejsza od planety. Jak szara ćma przy latarni morskiej. Czapki z głów, że technologia pozwala na takie triki.

Tak wydzielone światło odbite od planety, pozwala nam powiedzieć niemało o tym jaki jest jej skład, a nawet co się na niej dzieje. W przypadku egzoplanety HR8799e, krążącej wokół gwiazdy HR8799 wygląda na to, że dzieje się sporo. Planeta ta jest 20% większa i jakieś osiem razy bardziej masywna niż Jowisz. W atmosferze wykryto więcej tlenku węgla niż metanu, co było niespodzianką bo równowaga chemiczna wywołałaby inne proporcje. Chyba, że… na HR8799e występują silne pionowe prądy powietrza, przez co tlenek węgla nie może reagować z wodorem i tworzyć metanu. Ponadto obserwacje VLT wykazały obecność w atmosferze chmur żelaza i związków krzemu.

Jeśli połączyć to z młodym wiekiem planety (raptem 30 milionów lat, czyli pięćset razy mniej niż nasz Układ Słoneczny), czyli wysoką temperaturą pozostałą po formacji planety, sięgającą 1000°C, wyłoni się obraz gorącego super-jowisza, targanego silnymi burzami. Astronomowie mówią, że widok może być oszałamiający bo:

“Nasze obserwacje sugerują kulę gazu rozświetloną od środka, gdzie promienie ciepłego światła prześwitują przez wirujące, ciemne chmury. Konwekcja przemieszcza chmury krzemianów i żelaza, które rozpierzchają się i spadają w postaci deszczu do wnętrza planety. Tak maluje się dynamiczna atmosfera nowonarodzonej egzoplanety, podlegająca złożonym fizycznym i chemicznym procesom.”

Wow… Nie wiem jak dla Was, ale dla mnie brzmi to jak wielki, kosmiczny Palantir. A teraz czekamy na podobne obserwacje kolejnych egzoplanet...


Źródło: https://www.eso.org/public/news/eso1905/
Ilustracja: ESO/L. Calçada.


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