Hvordan bevæger man sig rundt i rummet? Det var en af problemstillingerne, som forskerne kastede sig over for nylig i en artikel på Videnskab.dk om populære rummyter.
Artiklen – ‘Forskere afliver populære rummyter: Solen er ikke gul‘ – gav dog anledning til en række uddybende spørgsmål om rumvandringer.
Redaktionen har derfor bedt vores faste rumbloggere, Helle og Henrik Stub, om at holde os i hånden og forklare os, hvilke mekanismer, der gælder, når en astronaut vandrer frit i rummet.
De skriver:
Hollywood er begyndt at vise rumvandringer, som i filmen Gravity, der vises stort set korrekt – selvom faren for sammenstød i rummet heldigvis endnu ikke er så stor som vist. (Se vor blog om ‘En verden uden satellitter’)
Men: Man kan ikke bevæge sig rundt i rummet ved at tage svømmetag eller på anden måde bevæge sig. Det absolut eneste man opnår er at blive svimmel og temmelig sikkert få kvalme. Og det vil en astronaut for enhver pris undgå, for det er livsfarligt at kaste op inde i en rumdragt.
Der er kun en måde at bevæge sig rundt på
Skal man bevæge sig rundt, er der kun en måde: Bruge raketprincippet. Enten skal man have en lille pistol med trykluft, der kan sendes ud gennem en dyse, eller man kan kaste et stykke værktøj, eller andet man bærer på, væk.
\ Fakta
I artiklen ‘Populære rummyter II: Solens farve er en indviklet sag’ svarer Helle og Henrik Stub på et andet spørgsmål, som den oprindelige artikel om rummyter kastede af sig: Hvordan kan man egentlig vide, hvilken farve Solen har?
Den sidste metode er dog kun en nødløsning af to grunde: Værktøj er dyrt, og det er ikke længere politisk korrekt at fylde rummet op med affald.
Det skal dog lige nævnes, at den internationale rumstation ISS er forsynet med passende anbragte håndtag, som letter bevægelse og arbejde i rummet. Af sikkerhedshensyn undgår man så vidt muligt at lade astronauter bevæge sig frit omkring.
Der skal holdes styr på både potentiel energi og kinetisk energi
Bevægelse i rummet er kompliceret, fordi der skal holdes styr på to energiformer:
-
Den ene er bevægelsesenergi eller kinetisk energi. Bevæger man sig hurtigt, er den kinetiske energi stor.
- Den anden energiform er beliggenhedsenergi eller potentiel energi. Det er den energi, man har, i kraft af at være over Jordens overfade.
Den potentielle energi på 5. sals højde er større end i en stuelejlighed. Tilsvarende er den potentielle energi i en højde på 500 kilometer større end i en højde på 400 kilometer.
Disse to energiformer kan omsættes til hinanden, og for en satellit i bane om Jorden er energien nok konstant, men fordelingen mellem kinetisk og potentiel energi ændrer sig hele tiden.
Hvad sker der, hvis man skyder med pistoler i rummet?
Affyrer astronauten sin lille pistol for at bevæge sig, er retningen afgørende. For nemheds skyld tænker vi, at astronauten bevæger sig i en cirkelbane 400 kilometer over Jorden sammen med rumstationen.
Hvis den affyres i modsat retning, af den retning astronauten bevæger sig rundt om Jorden, øges astronautens fart. Derved ændres banen til en ellipse, måske mellem 400 og 410 kilometer over Jorden.
Astronauten begynder altså at stige i forhold til rumstationen, men samtidig taber han fart, fordi den kinetiske energi omsættes til potentiel energi.
Astronauten vil se rumstationen stadig længere nede under sig, men også opleve, at han kommer bagud i forhold til rumstationen.
LÆS OGSÅ: Hvad sker der, hvis man affyrer en pistol i rummet?
Astronauten taber højde – men bevæger sig hurtigere
Hvis pistolen affyres i bevægelsesretningen, så farten bliver mindre, bliver banen også en ellipse, nu måske mellem 400 og 390 kilometer oppe.
Astronauten taber højde og kommer altså tættere Jorden, men begynder derved at bevæge sig hurtigere.
Tabet af bevægelsesenergi opvejes af, at han ved at komme nærmere Jorden også taber potentiel energi, der omsættes til bevægelsesenergi.
Astronauten vil altså opleve, at han overhaler rumstationen samtidig med, at han kommer længere og længere ned.
