מסלולים בחלל - חלק א'
04/09/2019
לפעמים בסרטים אנחנו שומעים על מסלולים של לווינים וחלליות מסביב לכוכבים (entering the planet's orbit), מסלול הוא הדרך שבה לווינים מסתובבים סביב כדור הארץ. מה הקושי בלגרום ללווין להכנס למסלול? במילה אחת: מהירות. בשמונה מילים: דרושה מהירות גבוהה כדי להשאיר את הלווין בחלל.
אם תשאלו אדם מהישוב איפה נמצא החלל התשובה בדרך כלל תהיה "רחוק בשמיים". אנחנו נוטים לחשוב שהחלל הוא מקום ממש ממש רחוק מאיתנו ושמאוד קשה להגיע אליו, וזה די נכון, אבל לא מדוייק. כמה רחוק החלל? בערך 100 קילומטרים מעל גובה פני הים. הגובה הזה נחשב "מעל האטמוספירה", משום שבגובה הזה האטמוספירה עצמה כבר מאוד דלילה. רק לצורך השוואה, המרחק בין נמל אשדוד לנמל חיפה הוא קצת יותר ממאה קילומטרים. רוב הלווינים נמצאים בגובה של פי שלושה - 300 קילומטרים. זה בערך המרחק בין נתניה לאילת.
לבנות טילים שיגיעו לגובה כזה זה פשוט יחסית. אז למה בכל זאת צריך טילים כאלה גדולים כדי להגיע לחלל? לא צריך. צריך טילים כאלה גדולים כדי *להישאר* בחלל. זאת אומרת, להגיע לגובה של 100 קילומטרים ואז ליפול חזרה, דורש אנרגיה מועטה יחסית. אבל כדי להגיע לגובה כזה ולהישאר בחלל צריך לטוס ממש מהר. ממש ממש מהר. ממש אבל. ממש. כמה מהר? כדי להישאר בגובה של 100 קילומטרים מעל פני הים, לוויין צריך לטוס במהירות של 7.8 קילומטר לשניה. כן כן, לשניה. זה אומר, שהלווין עובר מרחק כמו המרחק בין נמל אשדוד לנמל חיפה בפחות מ-15 שניות.
כדי להבין למה הלווין צריך לטוס כל כך מהר, נדמיין שיש לנו איש ענק. נקרא לו אפרים. כשאפרים הענק מרים את היד הוא מגיע לגובה של 100 קילומטרים מעל פני הים. אפרים הביא הביתה סלע, ואמא של אפרים לא רוצה את הסלע בבית ולכן מכריחה אותו לזרוק את הסלע. אפרים זורק את הסלע למעלה, הסלע מתחמם כשהוא עובר באטמוספירה, יוצא לחלל, ואז נופל לאפרים על הראש (בהזנחת סיבוב כדור הארץ).
כשאפרים זורק את הסלע מזרחה במהירות של קילומטר לשניה, הסלע אכן נע מזרחה, אבל באותו הזמן כדור הארץ מושך את הסלע למטה, וכך יוצא שהמסלול של הסלע עקמומי עד שהוא נופל חזרה לקרקע רחוק מאפרים.
אם אפרים יזרוק את הסלע יותר חזק, במהירות 5 קילומטרים לשניה, הסלע ייפול יותר רחוק. אם יזרוק אפרים את הסלע במהירות 7.8 קילומטרים לשניה העקמומיות של המסלול תהיה מאוד קרובה למעגל שרדיוסו כרדיוס כדור הארץ ועוד 100 קילומטרים, וכך הסלע ימשיך לנוע הצידה באותה מהירות ולא ייפול חזרה, אלא יישאר בחלל.
לסיכום החלק הראשון - להגיע לחלל, זה קל. להישאר בחלל הרבה פחות.
בחלק הבא - איך מתקנים מסלולים בחלל, ומה עשתה "בראשית".
בינתיים, אתם מוזמנים להיות לרגע אפרים, ולנסות לזרוק סלע באפליקציה כאן.
אנימציות מקוריות: ענברי פינקלשטיין
מרצה במחלקה להנדסת מכונות, במכללה האקדמית להנדסה בראודה בכרמיאל. אלעד דוקטור למערכות אוטונומיות ורובוטיקה, חוקר בינה מלאכותית ואופטימיזציה.
