Letenje na Marsu i Veneri

-

Nedavno je u Hrvatskoj akademiji znanosti i umjetnosti o mogućnostima letenja na Marsu i Veneri predavanje održao Zdravko Terze, profesor na Fakultetu strojarstva i brodogradnje u Zagrebu. Izlaganje je bilo vrijedno pažnje jer je Terze rado viđen gost na mnogim priznatim svjetskim institucijama koje se bave modeliranjem letenja na susjednim planetima do kojih smo već došli ili želimo u skorijoj budućnosti stići. Zašto je letenje na Marsu važno?

Ljudi koji prate istraživanja na tom planetu na koji uskoro planiramo poslati posadu s ljudima znaju zanimljivu činjenicu da su roveri poslani tamo u raznim misijama prešli u posljednjih desetak godina između dvadeset i četrdeset i pet kilometara. Složit ćete se da to nije respektabilna udaljenost za nekoga tko želi istraživati velika prostranstva nenastanjena planeta. Brzine koje razvijaju vozila na Marsu su reda veličine stotinjak metara na sat. Daleko je to od onih rovera s pogonom na sva četiri kotača u koje utočimo gorivo pa dnevno prijeđemo i po tisuću kilometara otkrivajući nama nepoznate krajeve na našem planetu. Jedan je od razloga za tako goleme razlike u dosegu vozila dostupna gustoća energije (na Marsu je uglavnom Sunce izvor energije, a za to je gustoća energije veoma mala). Maksimalno Sunčevo zračenje na Marsu je oko 590 W/m² u usporedbi s oko 1000 W/m² na površini Zemlje. Osim toga kako tamo još nema autocesta ni mostova, a signal do Zemlje putuje između pet i dvadeset minuta, treba voziti „kao po jajima“ da ne biste završili u nekoj rupi iz koje vas ne može izvući poziv službi za pomoć na cestama. Uzevši sve to u obzir mnogo je bolja opcija letenje.

Izvor Nasa / Bestimage  / PIXSELL

Ipak treba imati na umu velike razlike u odnosu na Zemlju. Npr. gustoća atmosfere na Marsu je samo oko jedan posto Zemljine, što letenje čini mnogo izazovnijim nego na Zemlji. Dvije elise helikoptera Ingenuity na Marsu okreću se u suprotnim smjerovima, a nagibom oštrica elisa kontrolira se kretanje helikoptera. Pitanje je kako takvo letenje koristi energiju, može li efikasnije? Čini se da nam je evolucija za takve režime letenja ponudila bolje varijante u tzv. lepršavom letu (engl. flapping flight) još prije 350 milijuna godina. Proučavanjem leta insekata na Zemlji kao što su pčele ili voćne mušice dolazimo do sličnih situacija (tzv. Raynoldsovih brojeva) kao na Marsu. Zanimljivo je da evolucija daje efikasnija rješenja od onih koja ljudima padaju na pamet. Modelirajući lepršavi let znanstvenici su shvatili da se energija uložena u zamah krilima kroz vrtloge fluida (zraka) vraća kao dodatni potisak u pravom smjeru. Moderni se automobili na sličan način koriste sustavima za spremanje energije oslobođene kod kočenja i onda tu energiju u pravo vrijeme opet rabe za gibanje u željenom smjeru. Komentar iz publike na predavanju bio je da je takav evolucijski razvoj lepršavog leta dokaz da nam ne treba intervencija svemogućega bića da bismo došli do izvrsna rješenja. Istina je da je evolucija iznjedrila neka dobra rješenja, ali to nije dokaz za nepostojanje svemogućeg bića. Ukoliko razumijete kako radi automobil, to ne ukazuje na nepostojanje gospodina Forda, nego upravo suprotno, daje prostor za divljenje onomu tko je tako dobro dizajnirao vozilo. Evolucija još nije dala odgovore na pitanja kako je materija prešla iz neživog u živo niti kako su neke vrste postale svjesne. Ipak ne treba postulirati Boga u procjepe našeg neznanja, nego kao biće koje objašnjava zašto znanost objašnjava. Zbog toga ne postoji sukob između znanosti i vjere, nego između dva svjetonazora: teističkog i naturalističkog. Znanost objašnjava kako priroda funkcionira, ali ne može objasniti zašto tako funkcionira.

U drugom dijelu predavanja bilo je govora o letu na Veneri. Venera je čudan planet. Njezina rotacija oko osi traje 243 zemaljska dana, a obilazak oko Sunca 225 dana, što znači da je dan duži od godine. Atmosfera Venere superrotacijom obiđe planet u 96 sati, a na njezinoj površini je uglavnom ugljični dioksid (CO₂). Atmosferski tlak je devedeset puta veći na površini Venere nego na Zemlji. Nije čudo što kažu da su žene s Venere, a muškarci s Marsa. Letjeti na Veneri najbolje je na visini od oko pedeset kilometara jer ste tada iznad gustih oblaka i možete se koristiti Sunčevim zrakama kao energijom za pokretanje letjelice. Osim toga na toj je visini temperatura tridesetak Celzijevih stupnjeva, što je sličnije zemaljskim uvjetima u odnosu na više od četiristo stupnjeva na površini Venere, a tlak na toj visini je oko jedan bar (kao na Zemlji).

Loša su strana letenja na tim visinama jaki vjetrovi, koji pušu brzinama do tristo kilometara na sat. Na površini Venere gustoća atmosfere gotovo je sedamdeset puta veća od gustoće na Zemlji, što je dobro za letenje. Još osamdesetih godina prošlog stoljeća tadašnji SSSR poslao je letjelicu na Veneru, koja je oko dva sata slala signal na Zemlju, što znači da je izdržala te teške uvjete i da mi imamo tehnologiju koja može izdržati temperature od gotovo petsto Celzijevih stupnjeva. Prvi let na nekom drugom planetu Rusi su proveli 1985. na Veneri s pomoću balona. Modeli letenja na površini Venere koji se danas istražuju jesu letovi kakvima se koriste insekti zbog sličnog Raynoldsova broja kao na Marsu, ali i gibanja slična morskim životinjama jer je gustoća atmosfere na Veneri nešto između atmosfere na Zemlji i gustoće vode. Sva ta istraživanja uključuju mnogo matematičkog modeliranja, ali su korisna zbog toga što produbljuju naša znanja o letenju koja onda možemo koristiti za efikasnije letenje na Zemlji, ali i za izlet u nepoznata prostranstva drugih planeta.