Svar:
En satellit rör sig alltid i en elliptisk bana om man inte vidtar speciella åtgärder för att göra banan cirkulär.
Om man skjuter en kanonkula från jordytan, så kommer den att
röra sig i en elliptisk bana som efter en tid träffar jorden igen
(givetvis under förutsättning att vi inte lyckats uppnå
flykthastigheten från jorden, 11.2 km/s). För att en satellit
skall stanna i en bana nära jorden - banan måste då vara ganska
cirkulär - måste man korrigera banan när man kommit utanför
jordatmosfären.

Fundera: om vi antar att vi fått in satelliten i en perfekt
cirkelbana runt jorden, vad händer om vi startar raketerna och
accelererar i samma riktning som satelliten rör sig?

Länk 1 innehåller en applet med vilken man kan testa vad som händer för olika hastighet, höjd och riktning hos en satellit. Se även geostationär satellit.
/Peter Ekström 1998-02-24

Svar:
I fritt fallande system, till exempel en hiss som faller, kan man under kortare tid
uppleva tyngdlöshet. Sådana "fallande hissar" finns på en del nöjesfält. Enligt
tidningsuppgifter skall det installeras en sådan attraktion på Gröna Lund i
Stockholm denna sommar.

Fundera: Du står i en hiss som faller fritt. Vad händer när Du släpper
äpplet som du håller i handen?

Beräkna: En "fritt fallande hiss" på ett nöjesfält faller 20 m och bromsas under 10 meter. Hur lång tid är man tyngdlös? Hur känns det under de sista 10 meters fall?

Man kan även simulera tyngdlöshet i flygplan som flyger i kastparabler. Då kan man
komma upp i någon minuts tyngdlöshet. Om detta räcker för att spela in film
är tveksamt. De har nog använt något trick.

Not 1: Numera finns fritt-falls hissar både på Gröna Lund och Liseberg.

Not 2: De amerikanska astronauterna tränar i flygplan i kastparabler. De kallar flygplanet the Vomit Comet (vomit är kräkas och Comet var ett av de första stora jetplanen), se Christer Fuglesangs nyhetsbrev, länk 1.

/GO/lpe 1999-06-27

Svar:
Hej Peter!
Att skicka en människa till Mars medför två stora problem, jämfört med
obemannade prober. För det första, resan tar i storleksordningen år (1-2),
och det krävs stora resurser för att hålla en människa levande under en så
lång tid (och kanske också underhålla hennes förstånd!). Det andra problemet
är att man av etiska skäl antagligen vill ta hem henne igen! Det krävs också att stora mängder bränsle transporteras till Mars, så att den bemannade proben
kan lyfta från Mars och komma loss från planetens gravitation.

Det är svårt att tänka sig att en människa skulle kunna utföra bättre eller
mera utförliga mätningar och observationer än vad en avancerad robot kan.
Den sistnämnda kräver ju mycket lite underhåll under resan (den kan till
och med stängas av!) och behöver inte tas hem igen. Den kan också arbeta
på Mars under flera år, om dess energiförsörjning sker genom solceller.
Det är därför inte så konstigt att man satsar på obemannade rymdfärder
istället!

NASA har också numera en allmän policy att man satsar på mindre och flera
"missions", istället för få och storslagna. Om inte annat minskar det
dramatiken vid ett misslyckande! Naturligvis drömmer vissa entusiaster om
att placera en människa på Mars, men jag är övertygad att om det sker så
är det mera av politiska och strategiska skäl, än vetenskaplig nyfikenhet
på vår röda granne!
/Tomas Brage 1997-03-20

Svar:
Jodå, den tekniken används för att slunga ut rymdfarkoster
ut i solsystemet, se Gravitational slingshot, Basics of Space Flight (JPL) och Basics of space flight. Det är inte bara rörelseriktningen utan också farten som ändras. Ska rymdsonden ut vill man ju
att farten (och energin) ökar. Som du mycket riktigt misstänker,
tas energin från planetens rörelseenergi, men inte av rotationsenergin, utan av banrörelseenergin. Men det är så lite,
att det överhuvud taget inte märks.

Man kan beskriva effekten så här: antag att vår rymdsond kommer till en planet "innifrån" (från närmare solen än planeten). om sonden går "bakom" planeten kommer den naturligtvis att bromsa planeten lite. Detta betyder att planetens rörelemängdsmoment i förhållande till solen minskar. Men rörelemängdsmomentet måste bevaras. Det är vår sond som åstadkommer detta genom att den accelereras i planetens rörelseriktning. Vi kan alltså accelerera vår rymdsond utan att använda bränsle genom att använda lite av planetens rörelseenergi.

Praktexemplet är
Cassini, länk och bild nedan, som skickats upp mot Saturnus. Först åker den in
mot mot Venus, och får en spark där ut mot jorden, som sparkar den
in mot Venus en gång till. Där får den en ny spark, denna gång ut mot Jupiter, som sparkar den vidare mot Saturnus. Är det inte ett fantastiskt rymdjongleri? Dessa trick gör att man kan skicka en
ungefär 10 gånger tyngre rymdsond än om man hade skickat den direkt.

Någon har räknat ut att millennieskiftet fördröjs en miljondels
sekund på grund av att Cassini "stal" energi av jorden.

NOT 1: Om sparken kommit från rotationsenergin hade Venus
inte varit användbar, för den snurrar knappt alls.

NOT 2: Ovanstående är i princip samma effekt som för bollarna i fråga [153] - skillnaden är att där kolliderar bollarna i stället för att påverka varandra med tyngdkraften.

/KS/lpe 1999-10-20

Svar:
Det borde du kunna räkna ut själv! Jordens radie är 6380 km. Omkretsen vid ekvatorn blir då 2p6380 km. Dividera detta med dygnets längd i sekunder 246060 så får du 0.46 km/s = 460 m/s = 1700 km/timme, dvs snabbare än ljudhastigheten. Hastigheten vid högre latutuder blir betydligt mindre.

Hastigheten för en satellit som rör sig i en bana alldeles över atmosfären är c:a 8 km/s. Vi ser alltså att jordens rotationshastighet inte är försumbar jämfört med detta. Det är därför många satelliter sänds upp österut från nära ekvatorn - man spar bränsle på det viset.
/Peter E 2004-12-27

Svar:
Hej Johanna! I princip finns tekniken redan, det är mer en fråga om pengar och prioriteringar (att bestämma vad som är viktigast) mellan bemannad och obemannad utforskning.

Just nu pågår en mycket omfattande utforskning av Mars både med landare (s.k. "rovers" som kör omkring på ytan, se länk 1) och satelliter som kretsar runt Mars. Nästa steg om några år blir att skicka iväg en landare som även kan återvända till jorden med prover som kan analyseras. Det viktigaste man vill veta är om det tidigare funnits liv på Mars.

NASA har planer att bygga en permanent bemannad månstation till 2020 och denna skulle kunna användas som en språngbräda för en marsexpedition. När en sådan bemannad färd kommer att ske är svårt att veta eftersom den ännu inte finns någon tidsplanering och därmed inga pengar - det kommer att bli mycket dyrt! Min gissning är någon gång omkring 2030.

Se länk 2 för mer information om planer för bemannade och obemannade rymdfärder (speciellt länken Moon, Mars and Beyond med Neil Armstrong). Vad gäller historia om rymdfart, se den omfattande sajten Encyclopedia Astronautica.
/Peter E 2006-10-18

Svar:
Hej Gustav! Det är helt rätt att astonauterna inte behöver ha rymddräkter i en rymdstation eftersom denna är en sluten kapsel med tillräckligt högt lufttryck så att en människa skall överleva. Vid mer riskfyllda manövrer, som start och landning, har emellertid astronauterna sina dräkter på av säkerhetsskäl.

När astronauterna tar sig ut på rymdpromenader måste de ha rymddräkt, dels för lufttryck och syretillförsel och dels för temperaturkontroll.

Nej, man pyser inte ut luften när man öppnar luckan, och detta av flera skäl: man vill spara på luften (varje kg luft kostar tusentals kronor att transportera upp i rymden), det skulle kunna ge ett alltför snabbt tryckfall och det skulle kunna få rymstationen att rotera. Det senare för att en pysande lucka fungerar som en raketmotor.

Man har, precis som du säger en luftsluss. Luften i luftslussen pumpas långsamt ut med en luftpump och lagras i de tankar man lagrar luft i. Nu är det också så att trycket i astronautens dräkt ute i rymden är betydligt lägre än trycket i rymdstationen (som faktist är atmosfärstryck, se länk 1). Därför måste astronauten tillbringa flera timmar i slussen medan man långsamt sänker trycket. Annars skulle astronauten kunna drabbas av s.k. dykarsjuka! Under länk 2 finns mer information om rymdfärder och om vår egen astronaut Christer Fuglesang.
/Peter E 2007-09-21

Svar:
Hej Elin och Petter! Eftersom era frågor är så lika tog jag mig friheten att sätta ihop dem.

Korta rymdresor (några veckor)

All mat och syre som behövs tas med från jorden. Maten är ofta frystorkad, så den är lätt att förvara. För att göra den ätlig blandar man bara i vatten och värmer. Se länk 1 för en artikel om mat av vår svenske astronaut Christer Fuglesang. Enligt honom är rymdmaten numera ganska hygglig.

Långa rymdresor nära jorden (t.ex. ISS)

Som för korta rymdresor, men förnödenheterna tas regelbundet upp med amerikanska eller ryska transporter. Allt vatten renas och återanvänds. Koldioxid (som bildas när astronauterna andas) rensas bort och kastas. En del av vattnet elektrolyseras till väte (som kastas) och syre (som används). Elektricitet kommer från solpanelerna. En astronaut behöver c:a 2 kg mat (inklusive förpackningar) per dag.

Långa rymdresor till månen

Man måste ta med allt man behöver. Om man bygger en permanent rymdbas kanske man kan hitta is. I så fall har man tillgång till vatten och (med elektrolys) syre. Elektricitet från kärnenergi eller solpaneler.

Långa rymdresor

Är den verkliga utmaningen. Man måste ha med allt man behöver under uppemot två år för en resa till Mars. Möjligen kan man hitta vatten på Mars. Att odla grönsaker eller föda upp djur man kan äta hjälper egentligen inte - även dessa skall ju ha näring som måste tas med om man inte kan konstruera ett bra system för återanvändning!

Mer information finns på engelska: länk 2 och Space_food. Se även fråga 12874 nedan.
/Peter E 2009-05-18

Svar:
Nej, det fungerar inte av flera skäl. Först teoretiskt: den kostar oändligt mycket energi att accelerera ett materiellt föremål till ljushastigheten. Föremålet blir nämligen oändligt tungt (relativistisk massa). Om föremålet fick upp farten skulle solstrålningen bli mindre och mindre effektiv dels för att den blir svagare (föremålet är längre bort) och för att det skulle bli rödförskjutet och därmed ge en mindre "puff".

Solsegel fungerar emellertid i princip, men eftersom de är ganska ineffektiva (se nedan) har de inte prioriterats av NASA. Se länk 1 för historik. Man gjorde ett försök för ett tag sedan med en satellit som hette NanoSail-D, men uppskjutningen misslyckades (länk 2).

Fördelen med solsegel är att man kan accelerera utan bränsle. Nackdelar är att de kan bara användas i det inre solsystemet (där solstrålningen är hög) och att man är bunden till att accelerera i stort sett i riktning från solen, dvs styrförmågan är mycket begränsad. Dessutom är det svårt att tillverka tillräckligt stadiga segel. Seglet väger en hel del eftersom det måste vara ganska stort.

Hur effektivt är ett solsegel?

Rörelsemängden för elektromagnetisk strålning ges av

p = E/c

där E är strålningens energi och c är ljushastigheten. Kraften som påverkar ett segel med ytan A ges av

F = dp/dt = (dE/dt)A/c

Effekten per ytenhet dE/dt är den s.k. solarkonstanten 1370 W/m² (instrålningen av solljus på jordens avstånd).

Vi kompletterar ovanstående uttryck med dels en faktor 2 eftersom ljuset speglas i seglet och alltså överlämnar rörelsemängden 2p. Vi inför även en verkningsgrad h för att ta hänsyn till om seglet inte är vinkerätt mot solstrålningen eller om seglet är krökt:

F = 2h(dE/dt)A/c

Accelerationen blir, om farkostens massa (inklusive seglet) är m och verkningsgraden 1:

a = F/m = 2(dE/dt)c^-1(A/m) = 21370(310⁸)^-1(A/m) =
= 9.110^-6(A/m) [Js^-1m^-2sm^-1m²kg^-1] = 9.110^-6(A/m) [m/s²]

Med massan m=1000 kg och segelytan A=10000 m² (100mX100m) får vi accelerationen

a = 9.110^-6(10000/1000) = 9.110^-5 (m/s)/s = 6060249.110^-5 (m/s)/dygn = 7.9 (m/s)/dygn

Med tanke på att hastigheter i solsystemet är av storleksordningen tiotals km/s så är detta en mycket liten acceleration. Det skulle t.ex. fordras 127 dagar för att ändra hastigheten med 1 km/s!

Nedan är en bild på NanoSail-D, se NanoSail-D.

/Peter E 2010-04-01

Svar:
Gustav! Varför skulle man vilja resa från Mars till Venus?

Låt oss besvara detta genererellt och med en mer realistisk resa från jorden till Mars. Om man har obegränsad tillgång till raketkraft kan man färdas den kortaste vägen och det tar inte särskilt lång tid. Nu har man inte obegränsad raketkraft utan man måste använda den energieffektivaste rutten. Denna rutt tar betydligt längre tid, se Hohmann_transfer_orbit.

Figuren nedan (från Wikimedia Commons) visar den mest effektiva banan: en ellips (halva ellipsen är markerad 2) som tangerar den inre banan (1, i detta fallet jordbanan) och den yttre banan (3, i detta fall marsbanan).

Man ger alltså farkosten en liten knuff framåt i samma riktning som jorden går. Detta medför att farkosten rör sig i en ellips utåt. När farkosten kommer fram till Mars - man måste se till att starta vid en tidpunkt så anpassad att Mars är på plats när farkosten kommer fram - måste man ytterligare accelerera farkosten för att anpassa hastigheten till Mars (nästan) cirkulära rörelse kring solen.

Omloppstiden för den elliptiska banan ligger mellan omloppstiderna för bana 1 och 3. I fallet jorden/Mars är jordens omloppstid 1 år, Mars omloppstid c:a 2 år. Omloppstiden för ellipsbanan är då ungefär (1+2)/2 = 1.5 år. Tiden att färdas till Mars blir då 1.5/2 = 0.75 år (halva ellipsbanan). 0.75 år är 9 månader. Det tar precis lika lång tid att färdas tillbaka till jorden. Vi är alltså uppe i 18 månader, och om man vill stanna på Mars ett par månader 20 månader. Till detta måste vi sedan lägga en eventuell väntetid nära Mars för att jorden skall befinna sig i rätt position för att möta farkosten.

En komplett resa till Mars och tillbaka tar alltså c:a 2 år. Det är detta som gör den så svårt med bemannade färder till Mars - man måste ju ta med sig allt man behöver på resan.

Se även gravity assist för andra trick för att spara raketkraft.

/Peter E 2010-09-20