Astronautika: istorija

U vezi sa člankom ""čitalac Dragan R. je poslao sledeći komentar:

"  Kažete da se na Mesecu zastava (kao i svi drugi predmeti) s jedne strane zagrevala na preko 100 stepeni, a sa suprotne strane je bilo -100, ali "u skladu sa zakonima termodinamike deo toplote sa “sunčane” strane prelazi na stranu u senci i zagreje je, tako da temperature na ovoj strani neće biti -100oC. Tako da dolazi do svojevrsne ravnoteže zarobljene toplote unutar materijala od kojih je objekt napravljen koja SVE VREME cirkuliše sa toplije ka hladnijoj strani."

Izvinite, ali ovo mi zvuči krajnje nelogično. Zamislite 100 stepeni na površini zastave tanke možda 1 mm. Ona bi se trenutno istopila, deformisala ili bi bar potamnila. (ne bi izgorela jer nema atmosfere, ali bi svakako bila uništena toplotom) Ali recimo da se i desilo to što ste napisali, i da ta ogromna toplota prelazi kroz zastavu na hladniju stranu. To bi skoro trenutno zagrejalo onu hladnu stranu, pa to prelaženje toplote više ne bi bilo moguće, jer bi cela zastava bila vrela. Toplotno zračenje bi pristizalo od Sunca na površinu zastave, ali ta toplota ne bi imala gde da odlazi. Nema vazduha koji bi je rashlađivao, jednostavno bi trebalo da se istopi od vreline.

Možda postoji neko objašnjenje kako su tako na toplotu neotporni materijali kao platno zastave, film fotoaparata, gume Rovera i sl, izdržali tako velike temperature - ali što se mene tiče to svakako nije ovo objašnjenje koje ste ponudili.

Odgovarajući na ovaj komentar Grujica Ivanović, autor članka koji je Dragan R. komentarisao, napisao je sledeći članak:


GrijucaIvanovic
Piše Grujica Ivanović

Još malo o američkim zastavama na Mesecu

Uvaženi gospodin Dragan je poslao komentar na moj tekst objavljen februara 2016. o tome šta se desilo sa američkim zastavama koje su u periodu 1969-1972. bile pobodene na Mesecu. Prvo, želeo bih da se zahvalim na komentaru, a drugo da navedem da je opis koji sam naveo moje viđenje toplotnih procesa koji se odigravaju unutar hemijskih struktura materijala na Mesecu. To viđenje baziram isključivo na prvom i drugom zakonu termodinamike i principima kvantne mehanike.

U nastavku, evo još nekoliko detalja koji su važni za shvatanje zbog čega i sada, posle pedeset godina, zastave na Mesecu stoje i nisu potpuno degradirale.

z1

Zastava, kao i svaki drugi predmet koji su američki astronauti ostavili na površini Meseca, se kada je transfer toplote u pitanju, ponašaju na isti način. Toplotu primaju preko zračenja, odnosno fotona, dominanto preko infracrvenog spektra zračenja koje dolazi direktno od Sunca ili je reflektovano od površine Meseca. Drugi vid toplotnog transfera je kondukcijom, odnosno kontaktom dva materijala. Efekat kondukcije je u slučaju zastave na Mesecu gotovo zanemarljiv jer je ona pričvršćena na tanani aluminijumski horizontalni nosač (cev prečnika 2,5 cm) koji se, kao i zastava zagreva, ali zracima drugih upadnih uglova. Tako da iako ima nekog toplotnog efekta kondukcije, ona se za razliku od uslova na Zemlji, na Mesecu ona odvija daleko, daleko sporije. Na Mesecu, usled odsustva atmosfere, jedino konvekcija uopšte ne postoji.

z2
Zastava je bila izrađena od vrste najlona izrađenog od materijala čije je engleski naziv "modal". To je bio-tekstilni materijal izrađen preradom celuloze bukve. U izradi zastave nisu primenjeni nikakve posebne tehnologije ili specijalni materijala. Kupljena je u prodavnici po ceni od oko pet dolara, a glavni inženjering vezan za zastavu je bio vezan za jednostavnu njenu montažu i postavljanje na Mesecu, naravno uz što manju težinu (ceo komplet zastave i noseće konstrukcije je težio manje od deset kilograma). Osnovni kriterijum zastave je bio da ona "preživi" na Mesecu dok se astronauti nalaze tamo i da se, simbolički, pokaže odakle (iz koje države) su došli osvajači Meseca. Malo koje verovao da će zastave i posle toliko godina opstati na površini. One su još uvek tamo. Njih četiri stoji uspravno na svojim stubovima, sasvim je izvesno da im je boja promenjena ponajviše usled dejstva ultraljubičastog zračenja. Tako da su najverovatnije veći delovi zastava, ako ne i kompletna površina, pobeleli. Neki od ljudi čije sam komunikacije čitao na ovu temu su se našalili rekavši da će kada ljudi ponovo slete na Mesec, videvši bele zastave pomisliti da tamo Amerikanci nisu uopšte kročili.

U vezi prenosa toplote, u vakuumu, mislim da se slažemo da se strana okrenuta Suncu zagreva do temperature od oko 100 stepeni Celzijusa, dok je suprotna strana, koja je u senci, izložena temperaturama koje iznose oko -100 stepeni. Neki autori navode i -120oC, čak i -150 stepeni. Ovaj toplotni model važi samo za određene perioda mesečevog dana (koji traje dve nedelje), kada sunčevi zraci padaju na zastavu pod određenim uglovima i kada postoji određeni stepen refleksije zraka od strane same zastave. 

z3

Bez ulaženja u hemijsku strukturu najlona (nisam hemičar), unutar materijala zastave postoji termički ekvilibrium (100-100=0oC) objašnjen prvim i drugim zakonom termodinamike i kvantno-mehaničkim efektom. Zbog toga, a takođe usled odsustva oksidatora, zastava ne može da se istopi ili sagori. Drugo što treba imati na umu je da se pojam temperature i toplote u principu odnosi na shvatanje razlika između toplote i hladnoće i kako se toplota prenosi. Ako na primer, dodirnemo zagrejanu metalnu ploču toplota će sa nje preći na našu ruku koja je na nižoj temperaturi. Ako dodirnemo parče leda, toplota sa naše ruke, koja je na višoj temperaturi, prelazi na led. Na Mesecu, i uopšte u kosmičkom vakuumu, pojam toplote i hladnoće nije isti kao na Zemlji, jer ne postoji medijum (atmosfera) koji u procesu prenosa toplote funkcioniše kao, sa jedne strane svojevrsni izolator, a sa druge kao prenosnik zagrejanih molekula. Naš osećaj toplote dolazi zahvaljujući kretanju toplih molekula kroz vazduh ili dodirom materijala različitih temperatura. Međutim, zbog toplotnog ekvilibrujima između atoma u hemijskoj strukturi zastave postoji energetska ravnoteža, tako da je u realnosti, zastava izložena temperaturama od +100 i -100 stepeni Celzijusa, nalazi na temperaturi od nula stepeni. Za različite vrste najlona, temperatura topljenja tradicionalno kreće od preko 100 stepeni Celzijusa, tako da je činjenica da zastave još uvek fizičke postoje na Mesecu posle 50 godina nije nelogična. Tako da na Mesecu reći da je temperatura nekog objekta +100 ili -100 stepeni u stvari ne daje pravu sliku koliko je taj objekt zagrejan. Ključ je očigledno u fizici izbalansiranog prenosa toplote u vakuumu.    

z4

Ovo je veoma zanimljiva oblast kosmičke termodinamike i ponašanja molekularnih struktura u vakuumu izloženih uticaju radijacije i različitih temperatura, koju će projektanti elemenata mesečevih baza itekako morati da detaljno prostudiraju.


Šta se desilo sa zastavama na Mesecu


 

 

Grujica Ivanović
Author: Grujica Ivanović
Menadžer planiranja električnih mreža u australijskoj kompaniji Ergon Energy, magistar elektrotehnike. Napisao je veliki broj članaka iz oblasti istraživanja kosmosa koji su objavljeni u časopisima "Galaksija", "Front", "Duga", "Planeta", "Astronomija", "Astronomski magazin", Spaceflight i “Vasiona”, i u dnevnim listovima "Politika", "Večernje novosti" i "Srpska reč". Takođe, u časopisu Power Transmission and Distribution objavljuje stručne tekstove iz elektrotehnike. Pre odlaska u Australiju radio je u EPS/"Elektrokosmet", dok je na RTV Priština uređivao televizijske emisije “Horizonti nauke” i “Ekološki krug”. Autor je dve knjige iz kosmonautike: "Kosmički vremeplov" (1997, BIGZ, Beograd) o prvim programima čovekovog leta u kosmos i "Salyut: The First Space Station - Triumph and Tragedy" (2008, Springer-Praxis, London-New York) o tragediji posade prve orbitalne stanice "Saljut". Jedan je od inicijatora projekta prvog srpskog veštačkog satelita "Tesla-1". Član je Britanskog interplanetarnog društva i Instituta inženjera Australije.

Zadnji tekstovi:


Komentari   
Danijel Reponj
0 #15 Danijel Reponj 21-02-2018 18:48
Da, poanta tako postavljanih pitanja je ista kao kada bismo pitali Olivera Dragojevića u vezi njegove pjesme "Moj galebe", na kojeg točno galeba je on mislio kada je pisao tu pjesmu.
Aleksandar Zorkić
0 #14 Aleksandar Zorkić 21-02-2018 18:28
Citat Sveta685:
Merenje je merenje, a izračunavanje je nešto sasvim drugo.
Baš me zanima - gde je baždarena ta metoda za temparature u Svemiru?....

Sveto685 već ste dobili sve relevantne odgovore ili linkove. Pročitajte to, potrudite se da nešto i sami pronađete, nemojte očekivati da za vas neko drugi radi. Vaša pitanja počinju da liče na trolovanje - a to nećemo dozvoliti.
Sveta685
0 #13 Sveta685 20-02-2018 23:37
Merenje je merenje, a izračunavanje je nešto sasvim drugo.
Baš me zanima - gde je baždarena ta metoda za temparature u Svemiru?
A ono što me je interesovalo je - čega je temperatura +150 (110) i -150 (110) stepeni C na različitim stranama zastave?
Vakuuma, same zastave (čija je temparatura 0), ....?
Miki
0 #12 Miki 19-02-2018 08:41
Sveto, da li ste nekada videli ili korisitli termovizijsku kameru?!? Ja jesam, na poslu. Eto jednog instrumenta kojim lepo možete meriti temperature tela koje gledte iz daljine.
Danijel Reponj
0 #11 Danijel Reponj 18-02-2018 01:52
Evo, ovdje se nalazi dokument koji opisuje kako su astronauti na Mjesecu, dakle na licu mjesta mjerili temperaturu, čime i kojim matematičkim metodama.
http://adsabs.harvard.edu/full/1971Moon....3..346C
Ne tražite od mene da vam sad prevodim cijeli dokument jer je isti opsežan i dosta stručan. Kako je Vama lijeno klikati na linkove i tražiti podatke, tako je i meni lijeno to raditi za Vas. Dalje, postoje instrumenti na letjelici LRO koji su se bavili najnovijim mjerenjima temperature površine Mjeseca. Također Vam je sve to opisano na prvom linku koji Vam se ne da čitati, a meni se to ne da raditi za Vas. Prije LRO to je radila i Clementine i Lunar Prospector. Mogao bih Vam i za to "izbacivati linkove" no čemu kad ih Vi ne želite klikati i čitati, a meni se ne da to raditi umjesto Vas. To je toliko opsežno da se ne može objasniti u dvije tri rečenice. Treba se potruditi jer ako Vam napišem da je temperaturu izmjerio Diviner Lunar Radiometer ili možda spektrometar ili IC senzor ili mjerač Sunčeva zračenja, to Vam ionako ništa neće značiti ako ne znate princip po kojem isti funkcionira. Uhvatili ste se zastave na Mjesecu. Tko je mjerio temperaturu zastave? Nemam pojma tko ju je mjerio, čime i da li ju je uopće mjerio. No, eto, to pitanje možete postaviti na licu mjesta onima koji su i najkompetentnij i da Vam to odgovore. Ako oni to ne znaju, onda nitko to ne zna. Adresa je ova:
https://www.nasa.gov/content/submit-a-question-for-nasa
Naravno, ako želite kliknuti na link. Ako ne, ja to neću raditi umjesto Vas. Ne da mi se, ionako sam se dosta potrudio pronaći materijale koji Vam mogu odgovoriti na Vaša pitanja, ali ih Vi ne želite ni pogledati i informirati se. A meni se ne da to raditi umjesto Vas. Molio bih Vas samo da nam ovdje javite što su Vam odgovorili iz NASA-e na Vaša pitanja. Mislim da ćemo nakon toga svi skupa biti barem malo informiraniji.
Ljubomir
0 #10 Ljubomir 18-02-2018 01:50
-
- Setite se problema sa vodom na Marsu: ona se ponasa potpuno drugacije nego na Zemlji. Hocu da kazem kako kad napustimo povrsinu Zemlje sve moze biti drugacije. Navikli smo na Zemlju i sve drugo nam deluje nemoguce.
-
Ljubomir
0 #9 Ljubomir 18-02-2018 01:43
-
- Nema beskrajnog zagrevanja nekog materijala na povrsini Meseca. Zasto bi se nesto grejalo preko +100 stepeni? Najlon se na osuncanoj strani zagreje na +100 stepeni i tu stane. Da, nema niceg sto bi ga rashladjivalo, ali nema niceg ni sto bi ga pregrejavalo. Ni Sunce ga ne zagreva previse, vec mu samo ODRZAVA stalno istu temperaturu. Ako bi se najlon na Mesecu topio zbog stalnog dejstva Sunca, onda bi se na primer topili i sateliti u geostacionarnoj orbiti i pogotovo skafanderi astronauta dok rade izvan stanice. Dobro, sve sto orbitira oko Zemlje izlozeno je suncu u intervalima od oko sat vremena pre nego sto ponovo utone u mrak, ali i to je puno vremena.
-
- Ukljucite ringlu na sporetu i podesite neku vrednost na prekidacu - ringla ce se zagrejati do odredjene temperature i tu ce stati da odrzava tu temperaturu. Ako ostavite ringlu na minimum, voda nikada nece provriti. Koliko energije ulozite, toliku ce te temperaturu i dobiti.
-
- Da je u pitanju na primer povrsina nekog satelita oko Merkura, materijali bi se tamo zagrevali do +450 stepeni koliko i povrsina Merkura i tu bi temperatura opet stala. E, tamo bi se najlon sigurno istopio.
-
- U stvari, pitanje je da li bi se i na Merkuru najlon istopio? Da, na Vikipediji pise se najlon topi na recimo +200 do +300 stepeni, ali pazite, to sto znamo je - na povrsini planete Zemlje. Niko jos nije topio najlon u kosmosu, kad to budemo testirali, vrednosti ce verovatno biti drugacije, mozda ce se topiti tek na +500 stepeni.
-
- Ovaj problem sa zagrevanjem zastave me jako podseca na problem zagrevanja asfalta na putevima u toku leta. Tada se asfalt zagreje na vecu temperaturu od okolnog vazduha.
-
Ljubomir
0 #8 Ljubomir 18-02-2018 01:37
-
- Da se i ja malo ukljucim, mozda pomognem.
-
- Pitanje je bilo: "Temperatura cega je na Mesecu +100 ili -100 stepeni?" - Na Mesecu nema vazduha vec samo vakuum, a u vakuumu nema atoma ni molekula, tako da temperatura na povrsini moze biti samo temperatura samog zemljista. Koliko ja shvatam, to je temperatura prvih nekoliko milimetara (ili mozda i santimetara) zemljista (tj. tog peska). To je na suncanoj strani oko +100 stepeni i brzo opada sa dubinom zemljista. Na tamnoj strani Meseca temperatura povrsine je oko -100 stepeni. Ali ne samo to, svaki veci kamen na osuncanoj strani Meseca ima isto: na jednoj strani +100 stepeni, a -100 u senci.
-
- Ne znam kojim su instrumentom izmerene te temperature, ali verujem da je do danas izmereno sa puno instrumenata, sto sa Zemlje sto sa orbitera, a mozda su i astronauti nesto izmerili. Ako moze sa Zemlje da se izmeri temperatura povrsine daleke zvezde, onda pogotovo moze da se izmeri temperatura povrsine Meseca.
-
- I ja smatram da je u zastavi zadovoljen termicki ekvilibrijum, pa pretpostavljam da je temperatura zastave +100 stepeni u prvih nekoliko stotina slojeva molekula najlona na osuncanoj strani najlona, a -100 stepeni u slojevima na rubu materijala u senci. Mozda nisam u pravu, mozda je ceo najlon na +100 stepeni, ali eto - nije se istopio. Ovaj deo fizike u vakuumu je drugaciji nego isti takav na povrsini Zemlje gde imamo vazduh (koji ima neka svoja termodinamicka svojstva) sa 21% kiseonika (koji potpomaze oksidaciju) i pod pritiskom od jedne atmosfere (cime se stvari jos malo ubrzavaju).
-
Sveta685
+1 #7 Sveta685 17-02-2018 14:21
Koji je to instrument izmerio +150 stepeni na jednoj i -150 stepeni na drugoj strani zastave i na koji način funkcioniše (brojevi su okvirni)?
Koji instrument je, zatim, izmerio temperaturu same zastave?
Koji instrument je izmerio temperaturu Mesečeve površine?
Valjda nije teško napisati par rečenica sa odgovorima, a ne samo izbacivati linkove?
Danijel Reponj
0 #6 Danijel Reponj 15-02-2018 01:04
Sve je izmjereno i sve se točno zna. Postoje instrumenti koji vrlo precizno mogu izmjeriti temperature u svemiru, pa tako i na Mjesečevoj površini. Odgovori na sva vaša pitanja su ovdje, kao i linkovi na stranice koje se detaljno time bave:
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0019103516304869
Dodaj komentar