» «
מהירות מילוט
מהי מהירות מילוט?



לכל כוכב או גרם שמיימי יש כוח משיכה, או ליתר דיוק שדה כבידה. שדה הכבידה הוא כוח שמושך כל עצם אליו. משום כך, כשאנו קופצים לאוויר מיד ניפול בחזרה לקרקע.

לכן גם פירות נופלים מהעץ ולא מתעופפים באוויר.

כדי לעזוב את האטמוספרה של כדור הארץ צריך להתגבר על כוח הכבידה שלו. צריך לייצר כוח רב שיביא אותנו למהירות אדירה, שתתגבר על הכבידה.

הכוח הזה נמדד במהירות, או ליתר דיוק ב"מהירות המילוט" (Escape velocity), מושג שמתייחס למהירות שנדרשת לכל כלי טיס או תעופה, כדי שיוכל להשתחרר משדה הכבידה של כדור הארץ, או של כל גרם שמימי אחר שנהיה בו בעתיד.

אנו יודעים את מהירות המילוט הדרושה כדי להוציא את הלוויינים והחלליות אל מחוץ לאטמוספרה של כדור הארץ. מדובר על מהירות של 40,270 קילומטרים לשעה. כיום מצליחים טילים לעזוב את האטמוספרה במהירות של כ-11 קילומטרים בשנייה.

מהירות המילוט היא חשובה מאוד כדי להוציא חלליות ולוויינים לחלל. היא מחייבת שימוש ברקטות או טילים בעלי מהירויות גבוהות מאד ומאוד אמינים. כל תקלה שתגרום לכך שהמהירות הזו תרד בשלב שבו עוזבים את כדור הארץ, תביא לכישלון ולהשמדת כלי התעופה הזה.


הנה הקושי לחמוק מכוח המשיכה של כדור הארץ (מתורגם):

https://youtu.be/YlxKh4oCKhw


המאבק בכוח הכבידה של כדור הארץ הוא עצום (מתורגם):

https://youtu.be/RVMZxH1TIIQ


וסרטון שמציג בצורה פשוטה את המושגים של שדה כבידה ומהירות מילוט:

http://youtu.be/0ItjOF987QI?t=21s
משגרים
למה צריך טילים כדי להוציא לוויינים לחלל?



ללוויינים אין יכולת לפתח מהירות גבוהה מספיק כדי לצאת מגבולות האטמוספירה. הם זקוקים למהירות מילוט מספקת, כזו שתייצר כוח שמתגבר על כוח הכבידה של כדור הארץ.

בקיצור, הם זקוקים למשגר. אמצעי שישגר אותם אל מחוץ לאטמוספרה.

מהירות המילוט (Escape Velocity) היא המהירות הנדרשת לגוף כלשהו כדי שיוכל להשתחרר משדה הכבידה של גרם שמימי, במקרה שלנו מכוח המשיכה של כדור הארץ.

לכן דרושות רקטות או טילים בעלי מהירות גבוהה מאוד, בכדי שניתן יהיה להוציא את הלוויינים אל מחוץ לאטמוספרה. מהירות המילוט הדרושה לשם כך היא, החזיקו חזק, 40,270 קילומטרים לשעה.

המהירות שמגיעים אליה כיום, בכדי לעזוב את האטמוספרה, היא בסביבות 11 קילומטרים בשנייה.


הנה הסבר של מהירות המילוט הדרושה כדי לעזוב את אטמוספרת כדור הארץ:

https://youtu.be/-cn37Eg-qz0


המחשה ויזואלית לעניין הזה:

https://youtu.be/b9Dj-5LUYlo


טיל שיוצר את מהירות המילוט הדרושה כדי להשתחרר משדה הכבידה של כדור הארץ:

https://youtu.be/th-NhrpSm40


שיגור לוויין הביון הישראלי "אופק 10":

http://youtu.be/lx7SdH31Gbs


והסבר למה לא ניתן סתם כך לטוס אל החלל (מתורגם):

https://youtu.be/ne82ld4LaZE?long=yes
חללית
איך חלליות עוזבות את האטמוספירה?



כדי להגיע לחלל, חייבות חלליות או ספינות חלל, לייצר דחף והנעה שיאפשרו להן להתמודד עם כוח הכְּבידה של כדור הארץ ולצאת את גבולות האטמוספרה (ראו בתגית "כוח הכבידה").

חללית רגילה תתקשה לעזוב את האטמוספרה, מבלי שתגיע למהירות מילוט מספקת, שתאפשר לה להשתחרר משדה הכבידה של כדור הארץ. אם תיכשל בהגעה למהירות זו, היא תישרף ותושמד בדרך לחלל ובעודה באטמוספרה. קראו על כך בתגית "מהירות מילוט".

לכן צריך להשתמש במַשגרים, כדי להגיע לחלל. זהו השלב הראשון, בו מרימים כלי כבד אל מעבר לאטמוספרה, לשם יציאה מכבידת כדור הארץ.

משגרים כאלו הם בדרך כלל כלי טיִס עוצמתיים, היכולים לפתח מהירות גבוהה מאוד, שתגיע לפחות למהירות מילוט של 11.2 קילוֹמֶטר לשנייה, שתאפשר להתגבר על כוח הכבידה של כדור הארץ.

לשם כך משתמשים בשתי שיטות שיגור לחלל. שיגור קרקעי מתבצע מהיבשה או מספינה. המשימה בו היא להגיע ממהירות אפס למהירות מילוט אדירה, שתאפשר יציאה לחלל ושהייה במסלול הקפה מסביב לכדור הארץ. שיגור ממטוס, לעומתו, מנצל את המהירות ההתחלתית של המטוס, העולה לגובה של עשרות קילומטרים ומשתמש במנועים חזקים מאוד.


#שיטות מילוט
שתי שיטות רווחות בתחום הזה, של מילוט מכבידת כדור הארץ:

מעבורת החלל המהירה והחזקה, למשל, מגיעה למהירות המילוט באמצעות דלק מוצק. הדלק המוצק הזה הוא סוג של פּוֹלימֶר עשוי מחומר הבנוי ממולקוּלוֹת ענקיות המורכבות מיחידות מִבנה, החוזרות על עצמן, כמו שרשרת עשויה חרוזים. החומר הצמיג הזה מעורבּב בגרגירי חומר מחמצֵן ויש לו יתרונות: הוא מייצר יותר אנרגיה ליחידת נפח, הוא פחות דליק ומסוכן מהדלק הנוזלי ומשקלו הנמוך, כי יש בו מעט צינורות ומשאבות, ביחס לדלק נוזלי.


ליציאה אל החלל הרחוק יותר, כמו במקרה של חלליות מחקר שיוצאות לכוכבי לכת רחוקים, או לצורך הוצאת לוויינים לחלל, משתמשים במשגרים ענקיים.

בשיטה זו משתמשים מאז שיגור הסְפּוּטְניק, הלוויין הראשון ששוגר לחלל בשנת 1957.

אבל מהם המשגרים הללו? - מחברים את החלליות או הלוויינים לרקטה עוצמתית ומהירה במיוחד. רקטה כזו, בעברית טיל, היא המשגר, שיווציא אותם מהאטמוספרה ויתגבר על כוח הכבידה.

בשיטה זו משתמשים בדלק נוזלי. השיטה מתבססת על מפגש בין חמצן ומימן הנמצאים במצב נוזלי. באמצעות הצתה ביניהם, יוצרים אנרגיה וכוח דחף אדירים. אלו יוצרים גזים בלחץ עצום, היוצאים מצדו האחורי של הטיל ודוחפים אותו, עם החללית או הלוויין המחוברים אליו, למעלה לשמיים ואל מחוץ לאטמוספרה.

שיגור כזה נערך בשלבים, מהשלב הגדול אל השלבים ההולכים וקטנים בהדרגה. לכל שלב בשיגור יש את המנוע שלו. אחרי שהוא ממלא את תפקידו, נפטרים ממנוע זה ומקילים על המשקל הכללי. שיטה זו הייתה עדיפה על מנוע גדול, כבד מאוד ובּזבּזני. יתרון נוסף של שיטה זו הוא בכך שבמידת הצורך, ניתן להפסיק את הזרמת הגזים לַמנוע בכל רגע ולחדש אותה שוב כשרוצים.

החיסרון המשמעותי של ההנעה בדלק נוזלי הוא בכך שהמימן והחמצן הם גזים דליקים ומסוכנים וכדי למנוע תאונות קטלניות, הכרחי לשלוט בהם היטב.


הנה מהירות המילוט הדרושה כדי לעזוב את אטמוספרת כדור הארץ:

https://youtu.be/-cn37Eg-qz0


צילום של מצלמת גו פרו על טיל שמטיס חללית לחלל כדי לשחרר אותה משדה הכבידה של כדור הארץ ואז היא צומחת לאדמה:

https://youtu.be/bDoh8zQDT38


על הקושי לחמוק מכוח המשיכה של כדור הארץ (מתורגם):

https://youtu.be/YlxKh4oCKhw


שיגור לוויין הביון הישראלי "אופק 10":

http://youtu.be/lx7SdH31Gbs


וסרטון מעולה שמסביר למה לא ניתן סתם כך לטוס אל החלל (מתורגם):

https://youtu.be/ne82ld4LaZE?long=yes
נושאים בחדשות
איך מיירטים לוויינים בחלל?



ללוויינים יש יכולת להיות כלי ריגול מצוין נגד צבאות ומדינות. מדינות רבות מפתחות כיום נשק ליירוט לוויינים בעת מלחמה.

יירוט כזה אינו פשוט, שכן הטילים שנורים לעבר הלוויין צריכים להיות בעלי מהירות שתאפשר את מהירות המילוט הדרושה ליציאה מהאטמוספירה ובעלי יכולת למצוא ולהשמיד את הלוויין בחלל, משימה שהיא ממש לא פשוטה.

המעצמות הגיעו בימינו למערכות נשק מדויקות ויודעות לבצע משימות של יירוט והשמדת לוויינים, אם כי מעולם זה לא נעשה, לפחות עד נובמבר 2021 כשרוסיה פגעה בלווין ויצרה ענן רסיסים שסיכן את תחנת החלל הבינלאומית.

יירוט לוויין היא פעולה התקפית קשה ואלימה, שאין בה סיכוי לטעות. מדינה שתבצע אקט כזה מסתכנת במלחמה ובחרם על שיתופי פעולה בחלל.


הנה סרטון על מה שעושים ומה לא ביירוט לוויינים בחלל (עברית):

https://youtu.be/RSYfvVkQzLU


והטכנולוגיה הצבאית הדרושה כדי ליירט לוויין מחוץ לכדור הארץ:

http://youtu.be/DvvCXctsCPY

מהירות מילוט

טיסה מסלולית
איך לוויינים מקיפים את כדור הארץ?



הסיבה שלוויינים מקיפים את הכוכב היא שהם נופלים.

כן, לוויינים (גם הירח הוא לוויין) נוטים להקיף גוף בעל מסה גדולה כמו כוכב בשל כוח הכבידה בגלל שהם למעשה נופלים.

כן, הלווין או הירח "נופלים” כל הזמן אל כדור הארץ. אך אם יש להם גם מהירות אופקית, הרי שבשילוב עם כוח הכבידה שכדור הארץ מפעיל עליהם, הם נוטים "להמשיך וליפול” עוד ועוד, מה שאומר שהם ממשיכים להסתובב סביב כדור הארץ. קוראים לזה "טיסת חלל מסלולית".

אבל מה סוד המהירות האופקית של הלווין?

כדי ליצור את המהירות האופקית של לוויינים מלאכותיים ולהכניסם לטיסה מסלולית כזו, מסביב לגרם שמימי, יש להאיץ את הרקטה, טיל או החללית שמעלים את הלוויין לחלל, למהירות של כ-28,000 קילומטרים לשעה, או כ-7.8 קילומטרים לשנייה.

אז כך בדיוק חגים סביב כדור הארץ לוויינים וגופים אחרים שאמורים להקיף את כדור הארץ, כמו תחנות חלל למשל. הם מועלים לחלל ועוזבים את האטמוספרה במהירות מילוט, באמצעות רקטות האצה. לאחר שעזבו את האטמוספרה, הלוויינים נפרדים מהרקטות או חלליות ההאצה ומוכנסים למסלול מעגלי, בו הם נעים סביב כדור הארץ ללא הפסקה. הם נעים במהירות שממשיכה את מהירות ההאצה שבה הם עזבו את כדור הארץ, במרחק קבוע ממנו.

הם לא נופלים ולא מתרחקים. הכוחות הפיזיקליים עושים את העבודה. כוח הכבידה מונע התרחקות מכדור הארץ והמומנטום, המהירות שצברו בהאצה מונעת נפילה אל כדור הארץ.


הנה ההסבר להקפת כדור הארץ על ידי הלוויינים (מתורגם):

http://youtu.be/tAUXIEr-VzM?t=12s


והלווין "ונוס" כשהוא נפרד מהמשגר שלו ומתחיל לחוג סביב כדור הארץ:

https://youtu.be/RycSOeVun9A
תחנת חלל
איך תחנות חלל חגות סביב כדור הארץ?



תחנת החלל הבינלאומית חגה ללא הפסקה, סביב כדור הארץ, במרחק של 350 קילומטרים מהאדמה. על אף כוח הכבידה, היא לא נופלת בחזרה לכדור הארץ. גם לוויינים אותו דבר, רק שהם חגים במרחק של כ-400 ק"מ מעל האדמה.

מה שמונע מתחנות החלל ליפול היא המהירות המשיקית, היא מהירות המילוט שהוקנתה להן בעת השיגור עם רקטות ההאצה.

מרגע שהלוויין, במקרה הזה תחנת החלל, משתחרר מהרקטה הוא מתחיל ליפול אל כדור הארץ, כי כוח הכבידה פועל עליו. אבל המהירות שנתנה לו הרקטה המשגרת שלו ממשיכה לדחוף אותו קדימה ולכן הוא בעצם לא נופל, אלא שומר על מרחק מכדור הארץ וממשיך לחוג עד אינסוף סביבו.

אם כוח הכבידה לא היה קיים, תחנת החלל הבינלאומית הייתה עדיין נעה בקו ישר וממשיכה להתרחק מכדור הארץ. אם לא היה לה מומנטום של מהירות המילוט, כלומר אותו כוח שזרק אותה מכדור הארץ, היה קורה ההיפך - היא הייתה נופלת לאדמה.

אז בואו נסכם - מה שממשיך לשמור על תחנת החלל במרחק קבוע מכדור הארץ הוא כוח הכבידה של כדור הארץ, שממשיך לפעול עליה כלפי מטה ומהירותה שדווקא מושכת אותה למעלה. שני הכוחות מקזזים זה את זה ובמקום ליפול או להתרחק מכדור הארץ היא שומרת על מסלול מסביב לו, כי היא נופלת אליו אבל מפספסת אותו ללא הפסקה וכך היא ממשיכה עוד ועוד.


כך לווין ותחנת חלל סובבים את כדור הארץ ולא נופלים:

https://youtu.be/YSh_S2bHrHE


ותחנת החלל הבינלאומית שחגה סביב כדור הארץ (עברית):

https://youtu.be/LyQ-iTHjI-8


אֵאוּרִיקַה - האנציקלופדיה של הסקרנות!

העולם הוא צבעוני ומופלא, אאוריקה כאן בשביל שתגלו אותו...

אלפי נושאים, תמונות וסרטונים, מפתיעים, מסקרנים וממוקדים.

ניתן לנווט בין הפריטים במגע, בעכבר, בגלגלת, או במקשי המקלדת

בואו לגלות, לחקור, ולקבל השראה!

אֵאוּרִיקַה - האנציקלופדיה של הסקרנות!

שלום,
נראה שכבר הכרתם את אאוריקה. בטח כבר גיליתם כאן דברים מדהימים, אולי כבר שאלתם שאלות וקיבלתם תשובות טובות.
נשמח לראות משהו מכם בספר האורחים שלנו: איזו מילה טובה, חוות דעת, עצה חכמה לשיפור או כל מה שיש לכם לספר לנו על אאוריקה, כפי שאתם חווים אותה.