Prof. Józef Musielok: To był kosmos

YouTube
Profesor Józef Musielok, kierownik Katedry Spektroskopii Plazmy Instytutu Fizyki Uniwersytetu Opolskiego

- W niedzielę cały świat z zapartym tchem śledził próbę Felixa Baumargartnera. On sam nazwał ją skokiem na Ziemię z kosmosu. Nie przesadził?
- Granice, od których zaczyna się kosmos, są mocno umowne, ale Felix mógł tak powiedzieć. Najwyższe chmury znajdują się 12 kilometrów nad Ziemią. I to jest zasięg życia na naszej planecie. Więc Baumgartner znalazł się ponad trzy razy wyżej. Przyjmuje się, że granica atmosfery to jest pięćdziesiąt kilometrów. Baumgartner wzniósł się balonem na niemal czterdzieści. Tam atmosfera jest już bardzo rzadka. To jest praktycznie przestrzeń martwa. Dla porównania: pierwsze satelity, którymi latał choćby Gagarin, były zaledwie pięć razy dalej od ziemi niż Baumgartner. Więc on był w kosmosie. W dodatku nie chroniło go nic poza skafandrem.

- Ale jednocześnie - mówił o tym jeden z ekspertów w telewizyjnym studiu - gdyby pokazać wyczyn Baumgartnera z użyciem globusa średniej wielkości, to skoczek byłby oddalony od niego jakieś 2-3 milimetry.
- Satelity szpiegowskie okrążające Ziemię latają na wysokości 300 kilometrów od Ziemi, czyli znajdują się 10 razy dalej od Felixa, ale na takim modelu i one byłyby bliziutko. Przecież sama średnica Ziemi wynosi ponad 12 tysięcy kilometrów. A co mówić o całym kosmosie. Więc patrząc z tej perspektywy, Baumgartner był rzeczywiście o krok.

- Kiedy w gęste warstwy atmosfery wpadają wracające z kosmosu pojazdy, często ulegają spaleniu...
- To jest skutek ogromnej prędkości, z którą w tę atmosferę wchodzą, rzędu dziesiątek kilometrów na sekundę, i tarcia o tę atmosferę. Felix Baumgartner też - mówiąc potocznie - leciał bardzo szybko, przekroczył przecież prędkość dźwięku, choć startował z prędkością zero. Spłonięcie mu oczywiście nie groziło.

- Jakim ruchem - z fizycznego punktu widzenia - poruszał się Baumgartner?
- Po starcie - w bardzo rzadkim powietrzu - był to niemal idealnie ruch jednostajnie przyspieszony. Jak schodził niżej, prędkość rosła, ale wraz z nią i z gęstością powietrza rósł też opór. Przy jeszcze większej szybkości opór zwiększa się proporcjonalnie do kwadratu prędkości. Ostatecznie siły te się równoważą i skoczek porusza się z prędkością maksymalną, ale stałą. Już nie przyspiesza. To samo zjawisko obserwujemy w czasie deszczu. Gdyby krople, lecąc z wysokości 2 kilometrów, bez końca przyspieszały, to pędziłyby tak, że musiałyby nas ranić lub zabijać. Wpływ powietrza jest znaczący. Gdyby Felix spadał z odległości jednego kilometra i nie byłoby żadnego oporu powietrza, uzyskałby prędkość 140 m na sekundę. Prędkość dźwięku osiągnąłby już po sześciu kilometrach bezoporowego spadania. Tymczasem potrzebował do tego co najmniej 36 kilometrów. To pokazuje, jak bardzo atmosfera, czyli powietrze, hamuje.

- Tuż po lądowaniu skoczek mówił, że zajęty wieloma czynnościami w locie, nie zdawał sobie sprawy, kiedy przekroczył prędkość dźwięku. "Nie czułem żadnego tąpnięcia" - zapewniał. Dlaczego tak było?
- Amerykańscy fizycy zastanawiali się kiedyś, z jaką prędkością musiałby biec pies z przywiązaną do ogona puszką po coli, żeby nie słyszał jej stukania o ziemię. Gdyby Baumgartner miał taką puszkę, toby jej rzeczywiście nie usłyszał, tyle że ona nie miałaby tam o co stukać. Kiedy obserwujemy z ziemi samolot lecący z prędkością większą od dźwięku, czyli ponad 1225 km na godzinę, to czasem słyszymy takie charakterystyczne "bum". Baumgartner powinien to także odczuć, podobnie jak turbulencje. Ale był przecież w skafandrze. Więc on to prawdopodobnie zamortyzował.

- Felix przekroczył barierę dźwięku, pobił rekord wysokości załogowego lotu balonem oraz rekord długości skoku ze spadochronem. Nie udało się tylko poprawić rekordu długości swobodnego spadania.
- To jest paradoks, ale gdyby Baumgartner skakał z niższej wysokości, leciałby dłużej i ten ostatni rekord - zresztą stary, z 1960 roku - pewnie by pobił. Mechanizm znamy z ruchu drogowego: kto jedzie powoli, ten jedzie dłużej. Kittinger ponad pół wieku temu spadał swobodnie przez 4 minuty 36 sekund, Baumgartner w niedzielę 4 minuty 22 sekundy. Być może, gdyby Felix poprawił wynik Kittingera, nie ustanowiłby rekordu szybkości skoku. Jak w życiu, coś za coś. Najwyraźniej sam skoczek i organizatorzy tego eksperymentu uznali, że przekroczenie bariery dźwięku jest rezultatem ważniejszym.

- Prawdopodobnie rekord długości swobodnego spadania też był możliwy do pobicia, skoro zabrakło do niego zaledwie 14 sekund. Baumgartner otworzył spadochron, bo zaparowała mu szybka w kasku i miał mocno ograniczoną widoczność. Bał się, że jest zbyt blisko ziemi.
- Odpowiedź jest prosta. Bo to było pierwszy raz. A to zawsze przynosi pewne ułomności. Nie umiem powiedzieć, dlaczego system ogrzewania kasku, który miał chronić przed oblodzeniem i zaparowaniem, nie zadziałał do końca. Pewnie organizatorzy tego przedsięwzięcia przyczynę awarii ustalą. Niby drobiazg, ale okazał się poważny w skutkach. To jest zresztą jedna z największych trudności tego wyczynu, że takich drobiazgów - które nie mogą nawalić, jeśli eksperyment ma się udać, a skoczek przeżyć - jest bardzo dużo. Felix, opuszczając kapsułę, wiedział, że teraz nic już nie poprawi. Wcześniej mógł sprawdzić wszystko według procedury, potem już tylko polecić się Bogu.

- W czasie ostatnich minut poprzedzających skok kazano Baumgartnerowi kilka razy sprawdzać ciśnienie w skafandrze wypełnionym specjalną mieszanką gazów. Dlaczego to jest takie ważne?
- Gdyby skoczył bez niego, powiedzmy w swetrze, zginąłby natychmiast z powodu różnicy ciśnień. Każdy z nas zna to zjawisko z pobytu w wysokich górach. Powyżej pewnej wysokości kręci nam się w głowie i miewamy krwotoki. Organizm jest przyzwyczajony, że powietrze naciska na nasze ciało ciśnieniem jednej atmosfery. Skafander gwarantował, że Felix cały czas takie właśnie ciśnienie odczuwał. A przecież, gdy oddawał skok, na zewnątrz była prawie próżnia, czyli ciśnienie bliskie zeru.

- Kiedy Baumgartner skoczył, na początku gwałtownie się obracał - co zresztą zapowiadali eksperci. Dopiero po jakimś czasie ustabilizował swój lot, szeroko rozkładając ręce i nogi. To był skutek działania próżni?
- Żeby to objaśnić, muszę użyć fachowego określenia. Gdyby potrafił się odbić od linii, na której znajdował się środek jego masy, to by tego obrotu uniknął. Tymczasem on nadał sobie taki ruch, w jaki wprawiamy piłkę, wyrzucając ją z autu, a jednocześnie mocno ją podkręcając. A ponieważ tam, u góry, atmosfera jest bardzo rzadka, nie miał żadnego oparcia. Istniała obawa, że na skutek tego szybkiego obracania się, może stracić przytomność. Dopiero gdy znalazł się niżej i powietrze zgęstniało, opór powietrza pozwalał mu korygować lot.

- Balon, który wyniósł Felixa na wysokość powyżej 39 kilometrów, na początku był mocno sflaczały, ale po dwóch godzinach lotu w górę mocno napęczniał. Wielu oglądających to w telewizji obawiało się, że powłoka pęknie albo że balon wyniesie skoczka zbyt wysoko.
- Im balon był wyżej, tym ciśnienie na zewnątrz było mniejsze. Zatem balon się powiększał. Podobnie dzieje się z "bąbelkami" w naszych napojach. Kiedy płyną do góry, to się powiększają. To, że cieniutka, delikatna powłoka balonu wytrzymała to ciśnienie, jest dla mnie najbardziej fascynujące w tym eksperymencie. O tym mało mówiono, tymczasem by go przeprowadzić, trzeba było dysponować materiałami o niebywałych jakościach. Natomiast nie było obawy, że balon wyniesie go zbyt wysoko i Baumgartner "ucieknie". Tym bardziej że hel można było z balonu wypuszczać.

- Jak maksymalnie wysoko, a jednocześnie bezpiecznie można by wynieść taki balon?
- Wiele wyżej przy braku atmosfery nie da się już chyba polecieć. Niełatwo tę granicę precyzyjnie ustalić. To jest sytuacja porównywalna do wyników biegu na sto metrów. Skoro rekord świata wynosi 9,5 sekundy, to zastanawiamy się, ile dziesięcioleci będziemy czekać na poprawienie tego wyniku o kolejną dziesiątą część. Wynik lotu balonem - też jest już naprawdę wyśrubowany. Czterdzieści kilometrów nad ziemią warunki - temperatura, ciśnienie itp. - są już ekstremalnie trudne.

- Z wykonaniem eksperymentu czekano na słoneczny i bezwietrzny dzień. Czym groziłby Felixowi wiatr?
- Wiatry tam na górze są naprawdę mocne i mogłyby zwiać balon poza teren, na którym chciano próbę przeprowadzić.

- I zamiast w Nowym Meksyku Felix skończyłby skok na Syberii?
- Aż tak daleko pewnie by go nie zawiało. Ale proszę pamiętać, że to było także przedsięwzięcie komercyjne. Chciano mieć gwarancję, że Baumgartner zakończy skok w miejscu łatwo dostępnym, gdzie jest dużo miejsca - stąd pomysł lądowania w Nowym Meksyku. A w dodatku tam, gdzie czeka na niego ekipa telewizyjna lub przynajmniej łatwo do niej doleci. Brak chmur powodował, że skoczek miał cały czas - a przynajmniej do zaparowania kasku - punkt odniesienia. Nie tylko czuł ruchy powietrza, ale mógł obserwować, że z każdą sekundą zbliża się do ziemi. Na pewno mu to pomogło.

Wideo

Komentarze

Komentowanie artykułów jest możliwe wyłącznie dla zalogowanych Użytkowników. Cenimy wolność słowa i nieskrępowane dyskusje, ale serdecznie prosimy o przestrzeganie kultury osobistej, dobrych obyczajów i reguł prawa. Wszelkie wpisy, które nie są zgodne ze standardami, proszę zgłaszać do moderacji. Zaloguj się lub załóż konto

Nie hejtuj, pisz kulturalne i zgodne z prawem komentarze! Jeśli widzisz niestosowny wpis - kliknij „zgłoś nadużycie”.

Podaj powód zgłoszenia

Nikt jeszcze nie skomentował tego artykułu.
Dodaj ogłoszenie

Wykryliśmy, że nadal blokujesz reklamy...

To dzięki reklamom możemy dostarczyć dla Ciebie wartościowe informacje. Jeśli cenisz naszą pracę, prosimy, odblokuj reklamy na naszej stronie.

Dziękujemy za Twoje wsparcie!

Jasne, chcę odblokować
Przycisk nie działa ?
1.
W prawym górnym rogu przegladarki znajdź i kliknij ikonkę AdBlock. Z otwartego menu wybierz opcję "Wstrzymaj blokowanie na stronach w tej domenie".
krok 1
2.
Pojawi się okienko AdBlock. Przesuń suwak maksymalnie w prawą stronę, a nastepnie kliknij "Wyklucz".
krok 2
3.
Gotowe! Zielona ikonka informuje, że reklamy na stronie zostały odblokowane.
krok 3