Selamat Virgin Galactic – Menjelaskan Sains

Berita bagus dari Virgin Galactic pada hari Minggu. Meskipun menurut definisi yang banyak digunakan, pesawat ruang angkasa mereka tidak cukup masuk ke luar angkasa. Sebagian besar otoritas internasional mendefinisikan bahwa luar angkasa dimulai pada ketinggian 100 km (garis Karman), sedangkan VSS Unity mencapai ketinggian 86 km, tetapi pencapaian yang fantastis !!. Bagi mereka yang mungkin melewatkannya, artikel berikut di situs web BBC https://www.bbc.co.uk/news/science-environment-57797297 memberikan ringkasan yang baik tentang penerbangan tersebut.

Kerja bagus untuk semua yang terlibat!!!

Definisi di mana ruang dimulai adalah topik yang menarik. Jadi, saya memutuskan untuk me-reblog versi revisi dari posting blog aa dari 2019 tentang topik ini

Kemungkinan definisi ruang

Atmosfer bumi terdiri dari gas dan jelas tidak ada batas tetap di mana ia berakhir, dan ruang angkasa dimulai. Saat kita semakin tinggi di ketinggian, kerapatannya turun hingga akhirnya mencapai kerapatan sangat rendah yaitu lima partikel per sentimeter kubik yang ditemukan di ruang antarplanet. Dalam diagram di bawah ini, saya telah mengilustrasikan beberapa ketinggian yang berbeda dan saya akan membahas apakah masing-masing ketinggian tersebut dapat dianggap berada di luar angkasa.

8,8 km – Puncak Gunung Everest. Pada ketinggian ini tekanan udara hanya sepertiga dari tekanan di permukaan laut. Orang muda yang bugar yang diaklimatisasi di dataran tinggi tidak dapat bertahan hidup lebih dari 30 menit tanpa membutuhkan oksigen ekstra.

10,6 km – ketinggian jelajah Boeing 747. Tekanan udara di ketinggian ini sekitar 24% dari tekanan di permukaan laut dan manusia akan mati dalam beberapa menit karena kekurangan oksigen. Meski begitu, ketinggian ini umumnya tidak dianggap cukup tinggi untuk didefinisikan sebagai di luar angkasa.

20,7 km – Ketinggian maksimum Concorde. Ini adalah ketinggian maksimum yang dicapai pesawat supersonik Concorde dan itu terjadi selama penerbangan uji pada tahun 1973. Pada ketinggian ini udara sangat tipis sehingga langit berwarna biru tua di siang hari dan tekanan udara hanya 7,6% dari permukaan laut.

Concorde beroperasi antara tahun 1976 dan 2003 dan dapat melaju dengan kecepatan 2.180 km/jam – lebih dari dua kali kecepatan suara. Ini memiliki ketinggian jelajah maksimum 18,3 km dan diiklankan sebagai perjalanan ‘di tepi ruang angkasa’.

Pada 20,7 km titik didih air hanya 30 derajat Celcius, jadi manusia yang suhu tubuhnya biasanya 37 derajat akan mengalami nasib yang sangat tidak menyenangkan kecuali jika mereka tertutup pakaian luar angkasa atau kabin bertekanan – air di dalamnya. mata, mulut, tenggorokan dan lapisan paru-paru akan benar-benar mendidih. Oleh karena itu, dapat dikatakan bahwa Concorde pada penerbangan uji ini sedang melakukan perjalanan di luar angkasa.

41,4 km – rekor ketinggian balon dunia. Hal ini dicapai oleh Alan Eustace, Senior Vice President Google, pada tahun 2014. Pada ketinggian ini tekanan udara hanya 0,237% dari permukaan laut dan kepadatan udara sangat rendah sehingga langit tampak hitam di siang hari. Meskipun ketinggian ini umumnya tidak dianggap cukup tinggi untuk berada di luar angkasa, Eustace merasa bahwa dia memiliki mencapai ruang. Sekembalinya, dia berkata

‘..Itu cantik. Anda bisa melihat kegelapan ruang dan Anda bisa melihat lapisan atmosfer, yang belum pernah saya lihat sebelumnya.’

seperti dikutip di New York Times

100 km – sebuah ketinggian yang dikenal sebagai garis Karman yang biasanya dianggap sebagai batas ruang. Saya akan membahas ini nanti.

150 km – perkiraan ketinggian minimum untuk satelit untuk menyelesaikan orbit. Pada ketinggian ini atmosfer bumi memiliki sekitar sepersejuta kepadatannya di permukaan laut.

Ketika satelit berada di orbit rendah di sekitar Bumi, pergerakannya yang cepat melalui jejak atmosfer Bumi yang sangat tipis menghasilkan gesekan, yang menyebabkan satelit kehilangan energi dan berputar kembali ke Bumi. Semakin tinggi orbit satelit, semakin tipis atmosfernya, yang berarti semakin sedikit gesekan dan tetap berada di orbit lebih lama. Pada 150 km, ketebalan atmosfer sedemikian rupa sehingga satelit tipikal secara teoritis dapat menyelesaikan satu orbit tetapi akan berputar ke bawah menuju Bumi dengan cukup cepat. Pada ketinggian di bawah 150 km, satelit biasa tidak akan mampu menyelesaikan satu orbit. Sebenarnya ketinggian orbit minimal ini hanya perkiraan, karena jumlah gesekan yang memperlambat satelit juga tergantung pada ukuran dan bentuk objek. Pada ketinggian 150 km, satelit ramping yang berat dapat bertahan lebih dari satu orbit.

400 km – Stasiun Luar Angkasa Internasional (ISS). Pada ketinggian ini kepadatan atmosfer adalah setengah triliun (0,000 000 000 000 5) dari kepadatannya di permukaan laut, tetapi gas yang sangat lemah ini masih menyebabkan sejumlah kecil hambatan atmosfer di ISS. ISS kehilangan ketinggian dengan kecepatan sekitar 2 km per bulan dan perlu menembakkan motor roketnya sendiri (atau yang sedang mengunjungi pesawat ruang angkasa) beberapa kali dalam setahun untuk menaikkan ketinggiannya. Jika tidak, ISS akan terus kehilangan ketinggian dan akan kembali ke Bumi dalam beberapa tahun, putus dalam prosesnya.

1000 km – pada ketinggian ini kepadatan atmosfer sangat rendah sehingga satelit akan tetap mengorbit selama lebih dari 1000 tahun tanpa kembali ke Bumi.

Kepadatan dan tekanan udara pada ketinggian yang berbeda

Data dari http://www.braeunig.us/space/atmos.htm

Ketinggian di atas 100 km secara signifikan dipengaruhi oleh aktivitas matahari. Angka-angka dalam tabel di atas telah diambil untuk aktivitas matahari rendah.

Garis Karman

Fédération Aéronautique Internationale (FAI), badan internasional yang menetapkan standar dan menyimpan catatan di bidang aeronautika dan astronotika, mendefinisikan ruang angkasa sebagai mulai 100 km di atas permukaan bumi. Pada ketinggian ini kerapatan dan tekanan atmosfer lebih dari satu juta kali lebih rendah daripada di permukaan laut. Ketinggian ini disebut Garis Karman setelah Theodore von Kármán (1881-1963), seorang matematikawan, insinyur ruang angkasa, dan fisikawan Hungaria-Amerika. Dia menghitung bahwa kira-kira pada ketinggian ini tidak mungkin pesawat terbang karena kepadatan udara terlalu rendah untuk daya angkat yang cukup untuk dihasilkan oleh aliran udara di atas sayap pesawat. (lihat catatan di bawah untuk lebih jelasnya).

Meski begitu, batas 100 km ini agak sewenang-wenang dan tidak diterima oleh semua orang. Menariknya, Otoritas Penerbangan Federal Amerika Serikat (FAA) mendefinisikan ruang angkasa tidak dimulai dari garis Karman tetapi pada 80 km di atas permukaan bumi. Oleh karena itu Virgin Galactic merasa cukup percaya diri untuk menyatakan di situs web mereka pada 13 Desember 2018 bahwa uji terbang hari itu memiliki mencapai luar angkasa, setelah mencapai 82,7 km, dan oleh karena itu pilot mereka adalah astronot:

Pencapaian bersejarah telah diakui oleh Administrasi Penerbangan Federal (FAA) yang mengumumkan hari ini bahwa awal tahun depan mereka akan menghadirkan pilot Mark “Forger” Stucky dan Frederick “CJ” Sturckow dengan FAA Commercial Astronaut Wings pada sebuah upacara di Washington DC.

Namun, ketika mulai beroperasi komersial, Virgin Galactic akan membawa wisatawan luar angkasa ke ketinggian maksimum 110 km, 10 km di atas Garis Karman. Ini akan menghindari argumen apa pun tentang apakah mereka telah melakukan perjalanan cukup tinggi untuk mencapai ruang angkasa. Seperti yang dijelaskan dalam posting sebelumnya, penerbangan akan memiliki label harga $ 250.000, yang sedikit terlalu mahal untuk saya.

Richard Branson pendiri Virgin Galactic yang secara terbuka menyatakan bahwa ia akan menjadi penumpang pada penerbangan luar angkasa komersial pertama VSS Unity. Istriku merasa bahwa dia benar-benar perlu mengganti penata rambutnya

Catatan Teknis

Pergerakan pesawat di udara diatur oleh empat gaya.

  • Dorongan adalah gaya maju yang diberikan oleh mesin yang mendorong pesawat ke depan.
  • Menyeret adalah gaya yang disebabkan oleh hambatan udara saat pesawat bergerak di udara. Ini memperlambat pesawat.
  • Bobot adalah gaya ke bawah akibat gravitasi.
  • Mengangkat adalah gaya ke atas yang disebabkan oleh fakta bahwa ketika sebuah pesawat bergerak di udara, tekanan udara lebih tinggi di bagian bawah sayap pesawat dibandingkan dengan bagian atas. Tekanan udara yang lebih tinggi di bagian bawah mendorong (atau mengangkat) pesawat ke atas.

Gaya angkat (L) yang dihasilkan oleh aliran udara di atas sayap pesawat diberikan oleh persamaan angkat

L = ρv2ACL

Dimana ketentuannya sebagai berikut.

  • p adalah densitas atmosfer
  • v adalah kecepatan pesawat terhadap udara di sekitarnya
  • A adalah luas permukaan sayap pesawat
  • CL adalah angka yang dikenal sebagai koefisien angkat, yang bergantung pada ukuran dan bentuk sayap dan sifat atmosfer sekitarnya.

Agar pesawat tetap berada pada ketinggian konstan, jumlah gaya angkat yang dihasilkan harus sama dengan berat pesawat.

Dari persamaan gaya angkat, saat densitas atmosfer turun, pesawat harus bergerak lebih cepat untuk menghasilkan jumlah gaya angkat yang sama. Pada ketinggian sekitar 100 km kepadatan atmosfer sangat rendah sehingga kecepatan pesawat harus lebih besar dari 28.200 km/jam untuk memberikan daya angkat yang cukup. Ini adalah kecepatan yang diperlukan untuk masuk ke orbit, sehingga pesawat yang bergerak pada ketinggian 100 km akan benar-benar berada di orbit mengelilingi Bumi dan penumpang serta awaknya tidak memiliki bobot.

Post navigation