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O Que Acontecerá Com O Tesla De Elon Musk Em Sua Jornada Espacial Para Marte?

2024

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Vídeo: O Que Acontecerá Com O Tesla De Elon Musk Em Sua Jornada Espacial Para Marte?

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Vídeo: O plano do Elon Musk para colocar 1 milhão de pessoas em Marte 2024, Março
O Que Acontecerá Com O Tesla De Elon Musk Em Sua Jornada Espacial Para Marte?
O Que Acontecerá Com O Tesla De Elon Musk Em Sua Jornada Espacial Para Marte?
Anonim

A SpaceX completou a última etapa crucial do voo inaugural de teste da Falcon Heavy, depois de lançar com sucesso o Tesla Roadster de Elon Musk fora da órbita da Terra, em uma trajetória para o espaço profundo. Mas o que acontecerá com o carro e o 'Starman' enquanto ele faz sua longa jornada para Marte? Vamos explorar os detalhes.

Embora Elon Musk tenha indicado que o Tesla havia sido colocado em uma órbita que se estenderia até o início do primeiro cinturão de asteróides do sistema solar (em média a mais de 150 milhões de quilômetros da órbita da Terra), a SpaceX atualizou essa estimativa de órbita cerca de 24 horas depois e confirmou que a órbita estava consideravelmente mais próxima da órbita de Marte do que o cinturão de asteróides além do Planeta Vermelho.

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Starman dá uma última despedida à Terra enquanto parte para o espaço profundo a bordo do Tesla Roadster de Musk. (SpaceX)

Compreensivelmente, o destino e o estado finais do Roadster foram a fonte de uma série de perguntas daqueles menos familiarizados com viagens interplanetárias e mecânica orbital - a maioria das pessoas.

Como exatamente as viagens espaciais funcionam?

Antes de me aprofundar nos detalhes, é crucial que eu tente dar a todos igualdade de condições na forma de um entendimento básico do que, como e quando do vôo espacial. Para alcançar a órbita, a Falcon Heavy lançou sua carga útil Tesla horizontalmente. Uma vez que ele se elevou verticalmente acima da maior parte da atmosfera da Terra, o foguete se inclinou até ficar essencialmente paralelo à superfície da Terra. Pense nisso como girar uma bola em uma corda: somente após uma certa velocidade a bola girará com sucesso em um círculo - gire muito devagar e a bola simplesmente cairá. Atingir a órbita da Terra é muito semelhante em conceito: o Falcon Heavy aumenta o estágio superior acima da atmosfera da Terra, e o estágio superior acende e ganha o máximo de velocidade horizontal possível.

Todo esse tempo, tanto ele quanto sua carga útil de Tesla estão sendo puxados pela gravidade da Terra, mas a uma certa velocidade (8 quilômetros por segundo, ou aproximadamente 18.000 mph), o foguete e sua carga útil acabam indo mais rápido ao redor da Terra do que sua gravidade. pode puxá-los para baixo. Uma analogia famosa pode ser encontrada em uma simples bola de tênis: lançada normalmente, a bola se arqueia e acaba caindo no chão. No entanto, se uma bola é lançada com rapidez suficiente (e também foi capaz de evitar ser incinerada pelo atrito contra a atmosfera), pode-se imaginar a bola indo além do horizonte, viajando pela Terra e voltando ao lançador.

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Elon Musk caminha entre seus recuperadores Falcon Heavy recuperados nas LZ-1 e 2. (Elon Musk)

Jogando uma bola (ou nave espacial) em órbita

Surpreendentemente, isso se torna uma proposta muito mais razoável quando se lida com asteróides, cometas e luas com muita gravidade de luz do que o "1G" da Terra. Por exemplo, na pequena lua Phobos de Marte, um astronauta quase poderia escapar da lua correndo, e poderia quase sem esforço lançar uma bola rápido o suficiente para orbitar Phobos (seriam necessários 25 km / h). A Terra é assim, muito, muito, muito maior, e com uma atmosfera espessa que nos mantém, humanos, vivos e também torna um pouco mais difícil entrar em órbita.

De volta à órbita da Terra. O primeiro ponto de estabilidade (quando você está avançando mais rápido do que a Terra pode derrubá-lo) é chamado de "órbita baixa da Terra" (LEO), sendo aproximadamente a menor altura e velocidade necessárias para orbitar a Terra de forma estável. É aproximadamente onde a Estação Espacial Internacional (ISS) está localizada (~ 250 milhas acima). É notório que astronautas e satélites a esta altitude viajam pela Terra uma vez a cada 90 minutos, metade sob pura luz solar, metade na escuridão da própria sombra da Terra - essencialmente um nascer e pôr do sol especiais a cada três quartos de hora.

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A maior lua de Marte, Phobos, capturada na extremidade do membro do planeta. Phobos tem menos de 24 quilômetros de diâmetro. (ESA / Mars Express)

Agora, expanda esse modelo da Terra e do Roadster em órbita ao redor dele para todo o sistema solar. Nesse modelo, a Terra e todos os outros objetos estão orbitando o Sol em diferentes distâncias e velocidades, como diferentes faixas do mesmo anel de árvore. O sistema solar é maciço, no entanto, e, portanto, tudo precisa ser ampliado: por exemplo, a Terra orbita o Sol a 30 quilômetros por segundo (~ 70.000 mph), quase quatro vezes mais rápido que o humilde Tesla em LEO.

Lembre-se: ao orbitar a Terra, os objetos ainda estão sob o controle firme da gravidade do planeta, mas apenas se movendo tão rápido que estão em constante estado de queda livre. Tire o ar e estar na ISS é semelhante ao paraquedismo, mas se o paraquedismo nunca terminasse. Para realmente escapar da gravidade da Terra e seguir para a Lua, Marte ou além, um foguete precisa ir ainda mais rápido. No caso do Roadster, isso significou primeiro acelerar até 8 km / s para alcançar uma órbita estável ao redor da Terra, seguido várias horas depois por uma queima final que deu à carga útil outros 3-4 km / s de velocidade. Na escala do sistema solar, a jornada do Roadster para longe da Terra pode ser pensada como, bem, um Roadster chegando ao topo de uma colina íngreme. Depois de subir ao topo, o Roadster está quase sem energia, mas tem o suficiente para acelerar quando começa a descer pelo outro lado. Cerca de seis horas após o lançamento, o estágio superior do foguete alcançou com sucesso o cume da colina gravitacional da Terra antes de disparar para o outro lado, a caminho do espaço profundo, Marte e além.

Em essência, o foguete moveu o Tesla de Musk de uma órbita ao redor da Terra para uma órbita ao redor do próprio Sol. Assim como a Terra leva 365 dias (um ano) para viajar uma vez ao redor do Sol, o Roadster completará uma órbita solar de vez em quando, provavelmente mais próxima dos dois anos terrestres que leva para Marte concluir sua órbita. Da mesma forma, evidenciado pela Terra e por todos os outros planetas do sistema solar, orbitando o sol é tipicamente muito estável - os seres humanos não vivem exatamente com medo de a Terra cair no sol, continuamos dando voltas e voltas. Como os planetas, o Roadster de Musk quase certamente permanecerá em sua órbita atual por milhões de anos - talvez até um bilhão de anos - completando silenciosamente uma órbita ao redor do sol a cada dois anos ou mais pelo que é efetivamente uma eternidade em escala humana. Eventualmente, é possível que o Roadster e o Starman sejam puxados ao longo do tempo pela gravidade da Terra, de forma que reentre na atmosfera da Terra e queime, mas é improvável que isso aconteça por milhares de milênios.

Para onde o Roadster está indo?

O gráfico tuitado por Musk serve como uma boa explicação inicial de termos complexos usados para descrever a mecânica orbital. Por não ser circular, a órbita é conhecida como elíptica, enquanto os pontos mais próximos (periélio) e mais distantes (afélio) do Sol também têm seus nomes especiais. A UA mencionada no gráfico refere-se a unidades astronômicas, uma medida padrão baseada na distância média entre a Terra e o Sol - aproximadamente 93 milhões de milhas. Para comparação, uma viagem completa ao redor do equador da Terra é um pouco menos de 40.000 quilômetros. O espaço é incomensuravelmente imenso.

Falcon Heavy explode na Pad 39A em um espetáculo de fogo, Roadster a reboque. (Tom Cross) A órbita do Roadster chegará a uma extremidade até Marte, o destino final da SpaceX como empresa. (SpaceX)

O palco superior do Falcon Heavy parece ter simplesmente queimado até ficar sem combustível, e gerenciado com o extremo de sua órbita em cerca de 1, 61 unidades astronáuticas (~ 250 milhões de km) é consideravelmente menor do que a sugestão da conferência de imprensa de Musk de que o Roadster era esperado que terminasse em uma órbita de 380 a 450 milhões de quilômetros.

Almíscar: Se a terceira queima for como esperamos, o Tesla chegará a uma distância de 380 a 450 milhões de quilômetros da Terra.

- Eric Berger (@SciGuySpace) 5 de fevereiro de 2018

O Roadster está indo para Marte?

Infelizmente, a resposta é um difícil "não". No máximo, o Tesla pode ter sido enviado para uma órbita ao redor do sol (órbita heliocêntrica) com uma abordagem muito próxima de Marte - um sobrevôo, por assim dizer. Parece que a SpaceX conseguiu se aproximar muito desse objetivo original, e é perfeitamente possível que o Roadman da Starman possa passar perto de Marte em pontos ao longo de sua órbita, embora não haja como capturar ou transmitir imagens do Roadster.

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Embora não haja câmeras para capturá-lo, parece que Starman poderia realmente - um dia - passar perto do Planeta Vermelho em sua jornada de bilhões de anos. (SpaceX)

Talvez o mais importante seja, para lançar o Roadster em uma órbita tão alta, a SpaceX precisava garantir que o estágio superior do foguete pudesse permanecer por várias horas na órbita da Terra e ainda ser capaz de reacender com precisão o mecanismo Merlin Vacuum (MVac) para uma queima final. Ao conseguir com sucesso exatamente isso, a SpaceX deu um grande passo no sentido de poder competir com a United Launch Alliance por todos os contratos de lançamento relacionados ao governo e à defesa, mesmo aqueles que exigem colocação direta em órbita geoestacionária (GEO), em comparação a uma lenta, mas mais comum órbita de transferência geoestacionária (GTO). Não por acaso, essa capacidade também significa que a SpaceX pode enviar cargas úteis de maneira eficiente além da órbita da Terra, como fizeram agora pela primeira vez com o Tesla Roadster de Musk.

Quanto tempo vai demorar?

Como o Roadster não está realmente indo para planetas, luas ou asteróides, nunca os alcançará. No entanto, a nova casa orbital do carro elétrico significa que ele estará pelo menos muito longe da Terra - em alguns momentos, sua trajetória se cruzará mais próxima das órbitas de Marte e da Terra. Levará um mínimo de vários meses para o Roadster alcançar essas distâncias, mesmo em sua velocidade escaldante de 12 quilômetros por segundo em relação à Terra. Jonathan McDowell, astrônomo praticante, estimou que o Roadster passaria pela órbita de Marte - para ficar claro, não chegando a Marte, simplesmente alcançando a mesma distância do Sol que as órbitas de Marte - em julho de 2018, aproximadamente cinco meses a partir de hoje.

Dados orbitais corrigidos para o Roadster: 0, 99 x 1, 71 AU x 1, 1 deg

C3 = 12.0, passa órbita de Marte em julho de 2018, afélio em novembro

- Jonathan McDowell (@ planet4589) 8 de fevereiro de 2018

O que vai acontecer com Starman e o Roadster?

Subindo pelo vácuo do espaço profundo, não se pode esperar muita coisa com o Tesla Roadster e Starman de Elon Musk. Como mencionado, a alta órbita heliocêntrica em que foi colocada será incrivelmente estável, provavelmente permitindo que o carro permaneça no espaço profundo por dezenas de milhões de anos. Agora, isso não quer dizer que os futuros exploradores humanos daqui a milhões de anos reconhecerão o que resta - o espaço profundo é caracterizado por um ambiente de radiação relativamente extremo que não será benéfico para muitos componentes que compõem a estrutura do Roadster. Fibra de carbono, plástico, couro e tinta contêm componentes orgânicos que serão agredidos por um ambiente muito mais severo do que aquele na Terra e ao redor dela.

O Tesla Roadster de Elon e seu astronauta substituto. (Elon Musk)…….. Sim. Isso é uma coisa agora. (SpaceX)

Ainda assim, afirmações hiperbólicas de que “a radiação rasgará o carro-foguete de Elon Musk em pedaços em um ano” são ridiculamente exageradas. O vácuo é caracterizado pela ausência de qualquer coisa, e isso inclui todos os métodos concebíveis de erosão. Enquanto a radiação de alta energia encontrada no espaço profundo pode e provavelmente irá destruir a integridade estrutural do Tesla e, eventualmente, branquear ou descolorir o carro, o Roadster ficará perfeitamente suspenso em condições de microgravidade (basicamente gravidade zero), com quase nenhuma chance de impactos, mesmo com um espaço minúsculo. detritos como micrometeoritos. Se um aspirante a colecionador de carros tentasse recuperar o troféu excêntrico e histórico do espaço em vários séculos / milênios, o Roadster provavelmente cairia em pedaços ou até cairia em pó quando movido ou colocado em um ambiente com gravidade significativa. Mas, quase sem dúvida, manterá sua forma reconhecível quase indefinidamente, pelo menos em escala humana. Pode-se esperar que Starman reaja de maneira muito semelhante.

afirmações hiperbólicas de que "a radiação rasgará o carro-foguete de Elon Musk em pedaços em um ano" são ridiculamente exageradas.

Finalmente, parece que a SpaceX não instalou nenhum método de geração ou comunicação de energia no trajeto de Starman, o que significa que os humanos provavelmente viram suas últimas visualizações do veículo depois que a SpaceX cortou o feed ao vivo para a Starman. Infelizmente, isso significa que não haverá operações fotográficas com a Starman passando por Marte ou explorando o cinturão de asteróides, embora essa opção certamente seja reservada para qualquer carga de teste excêntrica futura de Musk.

Por que enviar um carro para o espaço profundo é importante?

Em última análise, esse sucesso final é uma cereja inestimável em cima do que já era uma conquista impressionante. Sem uma única tentativa de lançamento limpa ou espera não intencional durante a contagem regressiva final, o primeiro lançamento da SpaceX do que agora é o foguete operacional mais capaz do mundo foi um sucesso perfeito em quase todos os aspectos. Embora o booster maciço do foguete não tenha aterrissado a bordo do navio zangão Claro que eu ainda te amo (OCISLY) devido a uma aparente falta de componentes químicos usados para reacender os motores do booster, os dois boosters laterais foram recuperados em terra com o que só pode ser descrito como experiência bem oleada. Enquanto isso, o foguete simplesmente sobreviveu ao lançamento em geral, não destruiu o bloco, testou com sucesso seu mecanismo de separação de reforço lateral não comprovado e lançou uma carga excêntrica na órbita mais alta já alcançada pela empresa de lançamento comercial.

É fácil entender por que o próprio Musk riu sobre o Roadster parecendo muito com CGI. (SpaceX) Isso ea vida real? Quem sabe mais. (SpaceX)…….. Sim. Isso é uma coisa agora. (SpaceX)

No caso de Elon Musk, certamente parece que é possível - pelo menos uma vez e por um tempo - comer o bolo e comê-lo também. Acompanhe ao vivo como o fotógrafo de lançamento Tom Cross e eu abordar esses procedimentos emocionantes o mais próximo possível da vida.

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