Kako astronauti savladavaju sile svemira

Skorašnji poduhvat Američke svemirske agencije NASA i privatne kompanije SpaceX, iza koji stoji poduzetnik Elon Musk, vratio je napore za “osvajanje svemira” na američko tlo, jer je ovo bilo prvo lansiranje iz Sjedinjenih Američkih Država u svemir u proteklih devet godina. Ova uspješna saradnja je kulminacija višedecenijskih napora i istraživanja, kako bi čovjek u konačnici doista osvojio svemir.

Letjelice se u svemir lansiraju već više od osamdeset godina, kaže Stefan Cikota, astrofizičar sa zagrebačkog Fakulteta elektrotehnike i računarstva, te dodaje da u historijskom pregledu tehnoloških dostignuća, svemirski letovi jedan su od najvećih izazova koje je čovječanstvo do sada postiglo.

Prva lansiranja u svemir odvijala su se u doba hladnog rata, s ciljem dokazivanja sposobnosti velesila u utrci za svemirom, ali trenutno živimo u razdoblju kada lansiranja u svemir više nisu znak prestiža, nego potreba, kaže.

Zahvaljujući tehnološkom razvoju, danas svakodnevno koristimo svemirske tehnologije uzimajući ih “zdravo za gotovo”, bez da o njima razmišljamo – od pogleda na vremensku prognozu, korištenje GPS-a pa sve do telekomunikacijskih tehnologija.

Bitne uloge

“Uzbudljivo je vidjeti da svemir više nije rezerviran za državne organizacije, nego da i privatne kompanije imaju bitne uloge u ovom sektoru. Privatna kompanija SpaceX, milijardera Elona Muska, uz svu inovativnost koju je do sada uvela u lansirani sektor, napravila je i senzacionalan iskorak pozicionirajući se kao prva privatna kompanija koja je lansirala ljude u svemir”, smatra Cikota.

Uvjeti za astronaute

Obzirom da astronauti tokom svojih misija budu izloženi izuzetnim fizičkim naporima, odnosno stresu na tijelo tokom lansiranja, samog boravka u svemiru i pri povratku budu ogroman, nad njima se vrše detaljne medicinske pretrage te prolaze intenzivne fizičke pripreme, koje služe da podnesu posebne uvjete i okruženja u kojim će se naći tokom misije.

Da bi neko uopće bio kandidat za astronauta, mora imati diplomu sa fakulteta tehničkih ili prirodnih nauka, sa minimalno trogodišnjim iskustvom u svom poslu, a kandidati često imaju titule magistara i doktora nauka iz svojih oblasti. Iako je vojno iskustvo učestalo među astronautima, to nije uvjet.

Pored toga, očekuje se da kandidati imaju savršen vid, iako su dozvoljene i određene korekcije, poput laserskih operacija i slično, moraju biti u odličnoj formi, pritisak im ne smije biti viši od 140/90 u sjedećem položaju, moraju biti odličnog zdravlja, a visinsko ograničenje se kreće između 157 i 190cm.

Također, postoje određena psihološka testiranja, koja se moraju zadovoljiti kako bi imali priliku da odu u svemir.

Nakon što prođu prvi krug, kandidati moraju proći dvogodišnju obuku, koja uključuje kurseve vojnog preživljavanja, ronjenja i drugih vještina pod vodom, uvježbavajući kretanje u svemiru, pilotiraju, zatim prolaze obuke iz robotike, raznih tehničkih vještina, bivaju izloženi niskim i visokim pritiscima, provode sate i sate u avionima koji provode slobodni pad, kako bi se budući astronauti navikli na bestežinsko stanje…

Nakon što budu izabrani za astronaute, slijede višegodišnje obuke i simulacije za konkretne misije.

Kako kaže, potreba za lansirnim sistemima danas izrazito brzo raste, a tržište isporuke satelita u Zemljinu orbitu do 2027. godine procijenjeno je na više od 32 milijarde američkih dolara, gdje se mnoge privatne kompanije bore za svoj udio u ovom sektoru.

Kako su se razlozi za osvajanje svemira promijenili od hladnoratovskog doba, novi “putnici u svemir” su suočeni sa novim izazovima.

Današnji lansirni sektor, orijentiran prvenstveno na komercijalne svrhe, zahtijeva fleksibilne, sigurne i ekološki prihvatljive lansirne sisteme, prilagodljive potrebama klijenata.

“Stoga možemo reći da prava ‘svemirska era’ zapravo tek stoji pred nama”, ocjenjuje Cikota.

U razdoblju ekstenzivnog lansiranja svemirskih letjelica koje slijedi u narednim desetljećima, bitno je napomenuti da svemirski sektor postaje ekološki osviješten, dodaje, a lansiranja ekološki prihvatljiva.

S ciljem smanjenja otpadnih komponenti, a time i cijena lansiranja, razvijaju se lansirni sistemi koji su višekratno iskoristivi, što predstavlja razliku od onih korištenih da čovjeka pošalju na Mjesec.

Promjena pogona

Došlo je i do promjene u pogonu raketa, pa se umjesto zastarjelih i neekoloških krutih goriva, koja su do sada preuzimana iz vojne tehnologije, sve češće koriste tekuća goriva u kombinaciji s oksidansima – npr. kerozin, alkohol ili hidrazin u kombinaciji s tekućim vodikom ili kiskom, pojašnjava Cikota.

Koliko god da su se promijenili ekološki zahtjevi koji su stavljeni pred kompanije, one su i dalje suočene sa istim tehničkim izazovima, koje su morali riješiti pioniri u ovoj oblasti.

A to znači poslati raketu u svemir razvijajući ogromne temperature i zaštiti je, pogotovo ako nosi ljudsku posadu, od ogromnih temperatura koje se pri tom poduhvatu javljaju na oplati letjelice.

Fizikalno gledano, da bi tijelo lansirano sa Zemlje ostalo u Zemljinoj orbiti, potrebno je postići 1. kosmičku brzinu koja iznosi 7,9 kilometara u sekundi, odnosno ono mora da se kreće brzinom od približno 28,500 kilometara na sat, govori astrofizičar FER-a.

Prva kosmička brzina je početna brzina koju tijelo mora dostići da bi postalo vještački Zemljin satelit.

Najmanja brzina kojom tijelo (svemirski brod) treba lansirati sa Zemlje da bi zauvijek napustilo oblast djelovanja njenog gravitacionog polja naziva se druga kosmička brzina. Gravitaciono polje Zemlje prostire se u beskonačnost, pa “napuštanje” polja znači kretanje tijela po otvorenoj putanji. U tom slučaju tijelo mora da se kreće 11,2 kilometara u sekundi.

Napomena o autorskim pravima

Preuzimanje dijela (maksimalno trećine) ili kompletnog teksta moguće je u skladu sa članom 14 Kodeksa za štampu i online medija Bosne i Hercegovine: “Značajna upotreba ili reprodukcija cijelog materijala zaštićenog autorskim pravima zahtijeva izričitu dozvolu nositelja autorskog prava, osim ako takva dozvola nije navedena u samom materijalu.”

Ako neki drugi medij želi preuzeti dio autorskog teksta, dužan je kao izvor navesti Al Jazeeru Balkans i objaviti link pod kojim je objavljen naš tekst.

Ako neki drugi medij želi preuzeti kompletan autorski tekst, to može učiniti 24 sata nakon njegove objave, uz dozvolu uredništva portala Al Jazeere Balkans, te je dužan objaviti link pod kojim je objavljen naš tekst.

Najmanja brzina kojom treba lansirati tijelo sa Zemljine površine da napusti oblast djelovanja Sunca, odnosno da postane vještačka zvijezda, naziva se treća kosmička brzina. Treća kosmička brzina iznosi 16,7 km/s.

U postizanju velikih brzina potrebnih da raketa dođe do svemira, letjelica prolazi kroz velika materijalna naprezanja, a astronauti proživljavaju faze snažnih akceleracija do gotovo 4G, odnosno prilikom ubrzavanja na njih djeluje sila koja je četverostruko jača od sile Zemljine teže na tlu. Obični ljudi, bez posebnih obuka i odijela, gube svijest pri 5G, što pokazuje kakvo fizičko naprezanje podnose astronauti u letu. 

Uobičajene radne temperature raketnih pogona iznose više od 3.000 stepeni Celzijusa, a maksimalni dinamički pritisci na letjelici budu preko trideset kilopaskala, dodaje.

Izazov nije samo poslati posadu u svemir, već i vratiti, pogotovo kada se uzme u obzir temperatura koja se razvija na oplati kapsula.

Usporavanje kapsule

Zbog toga je prilikom vraćanja na Zemlju, s orbitalne brzine potrebno je usporiti kapsulu za povratak, kaže Cikota. U tu svrhu kapsule su zaštićene toplinskim štitovima od posebnih materijala koji prilikom kočenja u atmosferi izdržavaju temperature više od 1.600 stepeni Celzijusa, postižući deceleraciju, usporavanje, od gotovo 4G.

Koliki problem predstavljaju trenje zraka i velike brzine pri povratku letjelice na Zemlju najbolje pokazuje činjenica da je naša planeta svakodnevno “bombardirana” raznim “nebeskim putnicima”, poput manjih asteroida i meteoroida, koji uglavnom izgore u atmosferi prije nego što uopće uspiju doći do tla.

Kako bi se usporilo kretanje kapsula u povratku, one uglavnom budu dizajnirane da budu tupog oblika. Time se stvari udarni val ispred letjelice u povratku na Zemlju, čime se donekle rasipa temperatura koja bi se inače stvorila na oplati.

Bez takvog udarnog vala, letjelica bi se suočila sa temperaturama i do 6.600 stepeni Celzijusa. S obzirom da je površinska temperatura Sunca oko 5.500 stepeni Celzijusa, jasno je da niko ne bi preživio povratak na Zemlju bez posebnog dizajna.

Osim dizajna, kapsule pri povratku na Zemlju koriste i druge metode usporavanja, prije svega u završnom dijelu slijetanja, gdje se najviše koriste ogromni padobrani, a u nekim slučajevima i posebnim raketama za kočenje, ako kapsula treba da sleti na kopno, umjesto u more, što je najčešći slučaj.

Izvor: Al Jazeera