science >> Wetenschap >  >> Fysica

Een ritje maken naar Venus? Natuurkundige doet de wiskunde

Een illustratie toont de grootte van de planeten Aarde en Venus. Krediet:Walter Myers

In november 2005, de satelliet Venus Express met een snelheid van ongeveer 18, 000 mijl per uur maakte de reis naar de tweede planeet vanaf de zon in ongeveer 155 dagen.

Om meer te weten te komen over de complexiteit van ruimteverkenning, W&M News ging onlangs zitten met Eugeniy E. Mikhailov, een assistent-professor natuurkunde, een vraag stellen. Hoe lang het zou duren om een ​​auto te besturen - niet een voertuig dat snelheden van bijna 20 kan halen, 000 mijl per uur zoals de Express - om naar Venus te reizen?

Michajlov, wiens onderzoek zich richt op kwantumversterkte metingen, stelde dat als alles volgens plan verliep, dat is, als het gewicht van het voertuig inclusief passagiers, brandstofverbruik en de afstand tot Venus was precies goed, een auto zou in ongeveer een halve eeuw een van de dichtstbijzijnde sterrenburen van de aarde kunnen bereiken.

"Eerst, je hebt een raket nodig met genoeg brandstof die genoeg kracht kan produceren om jou en je lading passagiers en uitrusting die nodig zijn voor de reis van het aardoppervlak te tillen, "zei hij. "Bovendien, brandstof die nodig is voor de rest van de reis om de beweging door de ruimte te beheersen en in stand te houden, is erg belangrijk. Zuurstof, voedsel en water moeten ook beschikbaar zijn. Dus, je zult je spullen goed moeten inpakken."

Globale radarweergave van Venus (zonder de wolken) gemaakt door de Magellan-satelliet tussen 1990 en 1994. Credit:NASA

Volgens het Jet Propulsion Laboratory van het California Institute of Technology, het duurt ongeveer drie dagen om de bijna 240, 000 mijl om vanaf de aarde naar de maan te komen met de optimale snelheden van ruimtevaartuigen zoals Apollo 11. Echter, de specifieke afstand kan veranderen afhankelijk van het afgelegde traject, zegt de JPL.

Maar als je die afstand wilt overschrijden en naar Venus wilt gaan, ben van plan een paar boeken mee te nemen, want Venus is ongeveer 100 keer verder dan de afstand van de maan tot de aarde. En afhankelijk van de werkelijke datum, de afstand tussen de aarde en Venus neemt toe, dus u zult uw reis ruim van tevoren moeten plannen, volgens Michajlov.

"Als je de wijzerplaat van een klok als voorbeeld zou gebruiken om onze plaatsing in het zonnestelsel aan te duiden, zou het er ongeveer zo uitzien:"zei hij. "De aarde zal de uurwijzer betekenen, Venus zal de minutenwijzer vertegenwoordigen en het centrum van de klok is onze zon. En net als een klok, er zal een moment komen waarop die handen zo ver uit elkaar zijn bewogen dat ze totaal tegengesteld aan elkaar zijn. Om de paar jaar of zo, hetzelfde patroon is van toepassing op de aarde en Venus. De afstand van Venus tot de aarde neemt toe naarmate de jaren op onze planeet verstrijken. Dit zal gebeuren tot het punt dat de baan van Venus het aan de andere kant van de zon zal plaatsen terwijl de positie van onze planeet aan de kant blijft. Daarom, op zijn verst, De afstand van Venus kan ongeveer 160 zijn, 000, 000 mijl afstand of ongeveer 1,7 astronomische eenheden, dus je zult je vertrek van de aarde moeten timen voordat onze twee planeten binnen hun kortste afstand komen."

Eugeniy E. Mikhailov, een assistent-professor natuurkunde aan William &Mary bespreekt de moeilijkheden die zouden worden verwacht als mensen ooit naar de planeet Venus zouden reizen. Krediet:The College of William &Mary

De snelheid van het schip dat naar Venus reist, is ook uiterst kritisch voor een succesvolle reis, zei Michajlov. Een auto die door de ruimte beweegt terwijl hij een snelheid van 60 mijl per uur aanhoudt om brandstof te besparen, zou ongeveer 50 jaar duren, zei Michajlov.

"Geloof het of niet, dat is nogal een redelijke schatting, "zei hij. "Echter, Ik zou niet willen dat iemand zo lang met iemand anders in een auto vastzit. Jij en je beste vriend zijn misschien geen beste vrienden na die reis."

Volgens Michajlov, eenmaal op Venus, de reizigers zouden rekening moeten houden met de onherbergzaamheid van de atmosfeer van de planeet. De temperatuur van de planeet is een ernstige zorg voor het menselijk leven en de apparatuur die wordt gebruikt om een ​​werkomgeving te vergemakkelijken, zou door de intense hitte worden vernietigd. Daarom, Mars - met zijn extreem koude temperaturen - zou waarschijnlijk een betere keuze zijn voor mensen om te koloniseren, ook al is het verder weg dan Venus, zei Michajlov.

Eugeniy E. Mikhailov, een assistent-professor natuurkunde aan William &Mary berekent de tijd en afstand die nodig zijn om naar de planeet Venus te reizen. Krediet:The College of William &Mary

"Denk maar eens aan hoe heet je oven wordt als je koekjes bakt bij een gemiddelde temperatuur van ongeveer 400 graden Fahrenheit, "zei hij. "Nou, het dubbele van dat aantal op de planeet Venus. De algehele [oppervlakte]druk van de planeet is ook gevaarlijk voor de menselijke fysiologie. Onze computers die we nodig hebben om op Venus te werken, zijn ontworpen om binnen de normale temperatuur van de aarde te werken. Misschien iets onder het vriespunt en misschien tot kokend water. Dus, onze apparatuur zou bijna onmiddellijk worden beschadigd of vernietigd en dat zal het leven daar erg moeilijk maken."

Echter, er zijn een paar dingen die een mens zou waarderen om op het oppervlak van Venus te leven, zei Michajlov.

"We zouden ons iets lichter voelen [in gewicht], " zei hij. "De zwaartekracht op het oppervlak van die planeet is ongeveer 90 procent van die van de aarde. Dus, dat betekent dat we mogelijk wat hoger kunnen springen en wat gemakkelijker kunnen lopen."

Eugeniy E. Mikhailov, een assistent-professor natuurkunde bij William &Mary bespreekt de logistieke aspecten van ruimtevluchten naar de planeet Venus. Krediet:The College of William &Mary

Momenteel, Mikhailov werkt aan verschillende kwantumoptica-projecten. In het bijzonder doet hij onderzoek naar de beeldvorming van de uitgeknepen (onder de standaard kwantumlimiet) kwantumtoestanden. Hij en zijn team hopen komend jaar voorlopige resultaten te hebben.