Wiry wodne – Odpowiedniki czarnych dziur w oceanach

23
Wiry wodne – Odpowiedniki czarnych dziur w oceanach
Dzidki, zapewne większość z Was co najmniej słyszała o czarnych dziurach znajdujących się w przestrzeni kosmicznej, ale czy wiedzieliście, że podobne zjawisko występuje na Ziemi? Chodzi oczywiście o różne wiry, ale to głównie wiry oceaniczne, które są matematycznymi odpowiednikami czarnych dziur. O niebezpieczeństwie związanym z wirami wodnymi pisali chociażby Juliusz Verne w swojej słynnej książce „20.000 mil podmorskiej żeglugi” czy też Edgar Allan Poe w „W bezdni Malstromu”. Co ciekawe, mają również ogromne znaczenie, jeśli chodzi o oczyszczanie wody w oceanach dzięki zachodzącemu w nich mechanizmowi.
Wiry wodne – Odpowiedniki czarnych dziur w oceanach
Czym w ogóle są wiry wodne?

Wiry oceaniczne różnią się od siebie wielkością średnicy i niekiedy znikają po jakimś czasie z równie tajemniczych przyczyn, z jakich się pojawiły. To jest nie do końca zbadane zjawisko, które w przypadku większych wirów niesie ze sobą zbyt duże ryzyko, aby przeprowadzić dokładne badania (dlatego robi się to zazwyczaj na małych wirach, niezagrażających życiu człowieka). Średnica niektórych z nich sięga nawet 150 km długości i bez problemu mogą pochłonąć dziesiątki statków, które za bardzo się do nich zbliżą. W dodatku nic, co wpadnie do większego wiru nie może się z niego wydostać. Wiry mogą się przemieszczać po oceanie - pojawiły się nawet liczne wzmianki, że na Oceanie Południowym rozciągającym się od wybrzeża Antarktydy liczba wirów rośnie, co sprawia, że w kierunku północnym przesuwają się większe masy ciepłej, słonej wody. Badacze wysnuli teorię, że to zjawisko może łagodzić negatywny wpływ topniejących lodów z Bieguna Południowego, jednak nie oceniono całkowicie wpływu wirów na przebieg tego procesu – nadal prowadzone są badania w tym kierunku, ale ustalenie ich podobieństwa do czarnych dziur i istnienia czegoś na podobieństwo orbit grawitacyjnych w wirach wodnych pomogło w znacznym doprecyzowaniu tej teorii.
Ziemskie czarne dziury w oceanach

Współczesne badania wykazały, że w czarnej dziurze znajdującej się w przestrzeni kosmicznej krzywizna czasoprzestrzeni staje się nieskończona tak, jak i oddziaływanie siły grawitacji – jednak ciężko jest stwierdzić, co jest źródłem tego zjawiska. Podobnie w przypadku wirów wodnych, u których źródło nie jest do końca znane, ale występują różne teorie na temat przyczyn ich występowania. Wykazali to naukowcy ze Szwajcarskiego Federalnego Instytutu Technologii w Zurichu (ETH Zurich) i University of Miami, którzy doszli do takiego wniosku dzięki obserwacji większych wirów wodnych dzięki obrazom przesyłanym z satelitów. Tak dokładniej rozwiązanie problemu podobieństwa działania wirów wodnych i czarnych dziur w przestrzeni kosmicznej znaleźli George Haller (profesor dynamiki nieliniowej z ETC Zurich) oraz Francisco Beron-Vera (profesor oceanografii z University of Miami). Opublikowali oni pracę opisującą nową matematyczną technikę odnajdowania wirów o spójnych granicach w czasopiśmie „Journal of Fluid Mechanics”, gdzie zaznaczyli, że w oceanie jest niezwykle trudno odnaleźć spójną masę wody. Wszystko się porusza, dlatego zarówno z zewnątrz, jak i wewnątrz wir wygląda na niespójny oraz chaotyczny.
Wiry wodne – Odpowiedniki czarnych dziur w oceanach
Profesorowie Haller i Beron-Vera dopiero na podstawie wykonanych zdjęć satelitarnych byli w stanie wskazać spójne punkty wody (nazywane także wyspami wodnymi). Dopiero wtedy okazało się, że struktura wirów oceanicznych do złudzenia przypomina czarne dziury. Nic, co znajdzie się zbyt blisko czarnej dziury w przestrzeni kosmicznej (nawet światło, stąd nazwa „czarna dziura”) nie może z niej uciec, za to jest taka odległość, przy której fotony ani nie wpadają w czarną dziurę ani też nie mogą uciec z jej pola grawitacyjnego, po którym krążą tworząc orbitę fotonową, która wygląda jak pierścień światła. I podobnie jest w przypadku wirów wodnych – przy tych o większej średnicy jest taka odległość, przy której ani nie wpada się w wir ani też nie można od niego wystarczająco się oddalić. To właśnie te orbity wirów i czarnych dziur stanowią tą barierę odległości, do której można się zbliżyć. Jednak warto tutaj zaznaczyć, że jedynie wiry o większej średnicy mają właściwości czarnych dziur – nie dotyczy to każdego (nie wszystkie są na tyle silne, żeby wytworzyć taką „orbitę grawitacyjną”).
Wiry wodne – Odpowiedniki czarnych dziur w oceanach
Rola wirów wodnych w oceanicznym recyclingu

Wiry wodne działają trochę jak taka pralka – odgrywają ogromną rolę z oczyszczania oceanu z licznych zanieczyszczeń. Ale to też jedynie w przypadku tych silniejszych wirów o właściwościach podobnych do czarnych dziur, gdyż to właśnie te wiry są na tyle silne, aby przeprowadzić skuteczne oczyszczanie. Coś jak jakaś tania pralka vs dobry model Whirpoola [uwaga na sczerstwiały suchar, z którego pewnie i tak tylko ja się śmieję]. Ponieważ wiry oceaniczne działają na podobnej zasadzie do czarnych dziur i są stabilne, mogą działać jak mechanizm transportujący mikroorganizmy, zanieczyszczenia czy wody różniące się temperaturą i poziomem zasolenia od otaczających je wód.
Profesorowie Beron-Vera i Haller obserwowali grupę wirów pojawiających się regularnie w pobliżu Przylądka Igielnego w pobliżu RPA, które nazywane są Pierścieniami Agulhas. Zaobserwowali, że transportują one ciepłą, słoną wodę w kierunku północno-zachodnim, a co ciekawe odkryli, że aż siedem wirów należących do Pierścieni Agulhas działa na zasadzie czarnej dziury i pomimo wędrówki po oceanie przez rok obserwacji, zawierały w sobie nieustannie tą samą wodę. Oznacza to tyle, że zanieczyszczenia dostające się do tych wirów nie mają szansy na wydostanie się – jak widać Matka Natura na swój sposób zadbała również o porządkach w oceanach. Co ciekawe, to nie jedyne zaobserwowane wiry typu czarnej dziury - profesor Josefina Olascoaga z University of Miami przy pomocy metody Hellera i Berona-Veri odkryła takie same właściwości u olbrzymiego wiru znajdującego się w Zatoce Meksykańskiej. Na tej samej zasadzie działają również największe na świecie wiry wodne, które określa się nazwą „maelstorm” ze względu na ogromne niebezpieczeństwo, jakie ze sobą niosą i ich niszczycielską naturę (największym znanym maelstormem jest Saltstraumen znajdujący się na prawo od norweskiej miejscowości Bodø blisko Północnego Koła Biegunowego, który pochłania aż 400 milionów metrów sześciennych wody w zaledwie 6 godzin, a co ciekawe – nieopodal niego znaleziono osady, których pochodzenie szacuje się na ok. sprzed 10.000 lat).
Wiry wodne – Odpowiedniki czarnych dziur w oceanach
Wiry wodne – Odpowiedniki czarnych dziur w oceanach
Wiry wodne – Odpowiedniki czarnych dziur w oceanach
Dodatkowa literatura dla zainteresowanych:

1.http://www.georgehaller.com/reprints/black_hole_vortices.pdf
2.https://www.semanticscholar.org/paper/Coherent-Lagrangian-vortices%3A-the-black-holes-of-Haller-Beron%E2%80%90Vera/5ae5b3b7226eb423196a527f1eca16b14b925fd7
3.https://presume.pl/ziemskie-czarne-dziury
4.https://www.twojapogoda.pl/wiadomosc/2018-08-22/juliusz-verne-mial-racje-tajemnicze-wiry-w-atlantyku-moga-pochlaniac-hektolitry-wody-wraz-ze-statkami/
5.https://kopalniawiedzy.pl/wir-czarna-dziura,18891
6.https://aceflashman.wordpress.com/2009/12/08/mile-wide-whirlpool-appears-off-nj-coast/
7.https://www.askdifference.com/whirlpool-vs-maelstrom/
8.https://www.fjordtours.com/things-to-do-in-norway/attractions/saltstraumen/
9.https://www.techeblog.com/researchers-discover-black-holes-in-the-ocean-nothing-can-ever-escape/
10.https://www.discovermagazine.com/the-sciences/how-black-holes-are-like-whirlpools
11.https://www.seeker.com/oceanic-black-holes-found-in-southern-atlantic-1767705196.html
12.https://www.ibtimes.com/what-are-oceanic-black-holes-satellites-capture-powerful-black-hole-whirlpools-atlantic-ocean
Obrazek zwinięty kliknij aby rozwinąć ▼

Artemis – Plany powrotu człowieka na Księżyc po półwiecznej przerwie

34
Artemis – Plany powrotu człowieka na Księżyc po półwiecznej przerwie
Dzidki, zapewne słyszeliście już o wczorajszym starcie rakiety Artemis I ze statkiem Orion (kto by nie słyszał, cały Internet aż huczy). Od kiedy ponad 50 lat temu zakończył się wyścig o podbój kosmosu pomiędzy Ameryką i Rosją (Ameryka zyskała znaczącą przewagę), misje wstrzymano. Takie eskapady w przestrzeń kosmiczną wiązały się z kolosalnymi finansami, dlatego kiedy Ameryka straciła motywator w postaci konkurencji z Rosją, plany dalszego podboju przestrzeni kosmicznej zeszły na drugi plan, a pieniądze zaczęto inwestować w bardziej przyziemne potrzeby czy gry polityczne na innym polu. Jednak po ponad 50 latach przerwy plany wznowienia podróży człowieka na Księżyc, a potem na Marsa wróciły. Niektórzy podejrzewają, że katalizatorem mogły być albo Chiny, które od paru lat pracują nad swoją rakietą, która ma stanąć na Księżycu (China’s Space Program: A 2021 Perspective), ale… to nie koniec planów. Państwo Środka ma również w zanadrzu bardzo ambitny plan – bierze udział w wyścigu zebrania próbek z Marsa dzięki programowi Mars Sample Return. Od momentu ogłoszenia tego planu, USA przestało być obojętne i przyspieszyło realizację własnych programów, a tym bardziej, że Chiny jak to Chiny – są dobre w powielaniu cudzych technologii, często wykonywanych tańszym kosztem. Niektórzy podejrzewają, że nie bez znaczenia były również plany miliardera Elona Muska, który wysnuł bardzo dalekosiężne plany kolonializacji Marsa i rozpoczęcie programu SpaceX, który ma umożliwić komercyjne loty na czerwoną planetę.
Artemis – Plany powrotu człowieka na Księżyc po półwiecznej przerwie
Start rakiety SLS – Do trzech razy sztuka

Dnia 16.11.2022 roku o godzinie 7:48 w końcu wystartowała pierwsza z rakiet kosmicznych programu Artemis - SLS. To właśnie wtedy opuściła platformę lotów kosmicznych im. Johna F. Kennedy’ego na Florydzie. Jednak należy zaznaczyć, że nie obyło się bez problemów – to już trzecia próba startu rakiety, ale na szczęście zakończona sukcesem. Pierwotnie miał on odbyć się w sierpniu, ale pierwszą z prób odwołano ze względu na usterkę zbiornika na paliwo, zaś kolejna próba była zaplanowana na przełomie września i października, jednak nie odbyła się ze względu na zbliżający się huragan Ian, który przeszedł przez Florydę – nieopodal platformy lotów kosmicznych im. Kennedy’ego. Trzecia próba startu programu miała odbyć się w połowie listopada, ale i to była wyboista droga.

Start rakiety SLS w listopadzie zaplanowany był na dzień 14.11.2022 r., jednak początkowo został przełożony ze względu na ekstremalne warunki pogodowe związane z przejściem huraganu Nicole. Niesprzyjająca pogoda utrzymywała się przez dwa dni. Druga próba startu etapu Artemis I zaplanowana była na wtorek 16.11.2022 roku, jednak na zaledwie 5 godzin przed startem napełniono główne zbiorniki paliwa rakiety, jednak problem pojawił się podczas odliczania do startu – w liniach paliwowych górnego stopnia rakiety doszło do wycieku wodoru, przez co NASA wydała oświadczenie, że lot musi zostać wstrzymany, aby zespół techników mógł przyjrzeć się usterce.
Artemis – Plany powrotu człowieka na Księżyc po półwiecznej przerwie
Start przełożono na 17.11.2022 r. Tego dnia na 10 minut przed startem NASA wstrzymała odliczanie i zarządziła półgodzinną przerwę. Powodem była nieszczelność wykryta podczas napełniania zbiorników paliwa – sytuacja analogiczna do tej, która miała miejsce we wrześniu. Na szczęście po ok. 40 minutach opóźnienia z przyczyn technicznych odliczanie wznowiono. Pozostała część startu odbyła się już bez żadnych problemów. Zaledwie po 2 minutach 12 sekundach od startu SLS, od jej rdzenia oddzieliły się dwie rakiety wspomagające na paliwo stałe (zwane boosterami). Niespełna minutę później odrzucono owiewkę modułu serwisowego, zaś po 8 minutach wyłączono silniki głównego stopnia rakiety. Po kolejnych 12 sekundach Statek Orion oddzielił się od rdzenia rakiety NASA. Po upływie 18 minut od startu rozpoczęto rozkładanie paneli słonecznych uwolnionego z rakiety SLS statku Orion – proces ten trwał w przybliżeniu 12 minut. W takim stanie przemieszał się po ziemskiej orbicie z prędkością 23,5 tys. km/h.
Artemis – Plany powrotu człowieka na Księżyc po półwiecznej przerwie
Polski udział w misji Artemis I

Warto podkreślić, że w program Artemis (poza USA) zaangażowane są również inne kraje wchodzące w skład tak zwanego porozumień Artemis. Jedną ze stron porozumienia jest Polska, która miała swój aktywny udział podejmując współpracę z NASA oraz ESA w tworzeniu statku Orion, w którym wykorzystano dwa urządzenia opracowane przez Polaków współpracujących z zespołem Polskiej Agencji Kosmicznej (POLSA – ang. Polish Space Agency): detektory podczerwieni polskiej firmy VIGO Photonics oraz zestaw detektorów promieniowania jonizującego opracowany przez Instytut Fizyki Jądrowej PAN w Krakowie. Warto również podkreślić, że w ramach porozumienia w przyszłości astronauci należący do ESA mają mieć również szansę polecenia na Księżyc w ramach misji Artemis (tutaj należy zaznaczyć, że POLSA jest polskim oddziałem ESA).
Artemis – Plany powrotu człowieka na Księżyc po półwiecznej przerwie
Artemis – Plany powrotu człowieka na Księżyc po półwiecznej przerwie
Artemis I – Pierwszy etap rozpoczęty

Podczas pierwszego etapu misji Artemis, zamontowany w rakiecie SLS statek Orion ma znaleźć się w odległości 100 kilometrów od powierzchni Księżyca, okrążyć go, a następnie wrócić na Ziemię. Powrót statku planowany jest na dzień 11 grudnia 2022 roku – ma on spaść do Oceanu Pacyficznego. Cała szacowana odległość, jaką ma pokonać w trakcie trwania misji wynosi aż 2 mln km – to znacznie więcej, niż którykolwiek z dotychczas zbudowanych statków kosmicznych przeznaczonych do przewozu ludzi. Co ciekawe, podczas całej wyprawy statek Orion ma pozostawić aż 10 satelitów do obserwacji Księżyca oraz innych ciał niebieskich znajdujących się w niedalekiej odległości od Ziemi. Statek kosmiczny Orion jest napędzany modułem serwisowym dostarczonym przez Europejską Agencję Kosmiczną (ESA - European Space Agency), zaś na jego pokładzie znajdują się trzy manekiny, które mają być podstawą do oceny bezpieczeństwa misji dla człowieka. Jest to jedyna misja bezzałogowa z programu Artemis składającego się z trzech etapów.
Artemis – Plany powrotu człowieka na Księżyc po półwiecznej przerwie
Artemis II – Plany drugiego etapu programu, czyli pierwsza misja załogowa

Jeżeli Artemis I zakończy się powodzeniem, to kolejny z etapów programu zostanie planowo wprowadzony w życie w 2024 roku (na razie bez dokładnej daty, początkowo miał odbyć się w 2023 roku, ale został przesunięty w celu dopracowania niektórych etapów) na konfiguracji bloku 1 rakiety Space Launch System. Ma na celu wznowienie podróży kosmicznych człowieka na Księżyc. Jednakże poziom skomplikowania tejże misji ma być o wiele większy. Czteroosobowa załoga będzie miała przelecieć odległość 7402 km modułem statku Orion. Ma to na celu potwierdzenie, że wszystkie systemy statku kosmicznego działają bezproblemowo w warunkach głębokiego kosmosu – ma ona obejmować lot wokół Księżyca, a następnie powrót na Ziemię. Całość misji ma trwać od 8 do 10 dni. Cała misja ma mieć podobny przebieg do Artemis I, jednakże Orion ma tym razem dwukrotnie okrążyć Ziemię w celu sprawdzenia, czy wszystkie systemy statku funkcjonują zgodnie z oczekiwaniami. Jest to o tyle istotne dla misji, że długi okres orbitalny wokół Ziemi daje naukowcom możliwość przetestowania ludzkich możliwości. Szczególnie ważny dla misji Artemis jest system podtrzymywania życia zapewniający bezpieczeństwo astronautom, którzy podczas dwukrotnego lotu wokół Ziemi będą ćwiczyć procedury awaryjne i testować schron antyradiacyjny.
Artemis – Plany powrotu człowieka na Księżyc po półwiecznej przerwie
Artemis III – Ostatni etap misji i historyczny przełom

To ostatni etap misji programu kosmicznego Artemis, w którym załoga licząca czterech astronautów na pokładzie modułu Orion zadokowanego w statku kosmicznego Gateway stacjonującego na orbicie Księżyca. Start etapu jest wstępnie planowany na 2025 rok (również bez przybliżonej daty). Następnie opracowany system lądowania ma zabrać dwóch astronautów na południowy biegun Księżyca, który jest niezbadanym jeszcze przez ludzi rejonem. Zostaną oni wysłani w celach naukowych, takich jak na przykład próbkowanie lodu wodnego, który po raz pierwszy wykryto na Księżycu w 1971 roku. Ma również nastąpić lądowanie pierwszej kobiety na naturalnym satelicie Ziemi. Etap Artemis III będzie pierwszą załogową misją lądowania na Księżycu amerykańskiej agencji kosmicznej od czasu Apollo 17 w 1972 roku, bo będzie przełomowym wydarzeniem na kartach historii ludzkości.
Artemis – Plany powrotu człowieka na Księżyc po półwiecznej przerwie
Dodatkowe źródła dla zainteresowanych:

NASA i program Artemis:

1.https://www.nasa.gov/specials/artemis/
2.https://www.space.com/artemis-program.html
3.https://www.kennedyspacecenter.com/
4.https://naukatolubie.pl/czarne-chmury-nad-misja-artemis-1/
5.https://android.com.pl/nauka/510615-artemis-i-ii-iii-kiedy-ksiezyc-nasa/
6.https://videos.space.com/m/3R1BN9UV/nasa-building-coalition-of-nations-to-get-to-moon-by-2024?list=9wzCTV4g
7.https://www.nasa.gov/feature/around-the-moon-with-nasa-s-first-launch-of-sls-with-orion
8.https://www.nasa.gov/feature/nasa-s-first-flight-with-crew-important-step-on-long-term-return-to-the-moon-missions-to
9.https://www.nasa.gov/sites/default/files/atoms/files/nasa_human_exploration_operations_program_update.pdf
10.https://www.nasa.gov/exploration/systems/sls/fs/sls.html
11.https://www.nasa.gov/feature/a-next-generation-spacesuit-for-the-artemis-generation-of-astronauts
12.https://www.nasa.gov/feature/moon-s-south-pole-in-nasa-s-landing-sites
13.https://www.nasa.gov/specials/artemis-team/
14.https://www.rmg.co.uk/stories/topics/nasa-moon-mission-artemis-program-launch-date
15.https://www.wikiwand.com/en/Artemis_program
16.https://astronet.pl/loty-kosmiczne/w-kosmicznym-obiektywie-orion/
17.https://businessinsider.com.pl/technologie/artemis-wystartowal-najwieksza-rakieta-nasa-rusza-na-ksiezyc/1ge0wk7

Polskie produkty w Artemis:

18.https://mycompanypolska.pl/artykul/misja-artemis-detektory-polskiej-firmy-na-pokladzie-statku-kosmicznego-orion/10079
19.https://www.urania.edu.pl/wiadomosci/detektory-z-ifj-pan-w-misji-kosmicznej-artemis-i
20.https://www.ifj.edu.pl/oddzialy/no6/nz63/dualna-metoda-pomiaru-dawek-promieniowania-jonizujacego-w-czasie-rzeczywistym-w-oparciu-o-wysokoczule-krysztaly-luminescencyjne/
21.https://businessinsider.com.pl/technologie/nowe-technologie/artemis-i-w-misji-polecialy-czujniki-promieniowania-stworzone-przez-polakow/ff8gxms

Chiński program kosmiczny:

22.https://space24.pl/polityka-kosmiczna/swiat/nasa-istnieja-obawy-przed-chinsko-rosyjska-wspolpraca-w-kosmosie
23.https://biznesalert.pl/perzynski-chiny-kosmos-usa-technologie-wojsko-innowacje/
24.https://wszystkoconajwazniejsze.pl/pepites/chiny-przedstawily-plan-badania-kosmosu-chinas-space-program-a-2021-perspective/
25.https://businessinsider.com.pl/technologie/chiny-ostro-walcza-o-kosmos-nasa-ostrzega-przed-odcieciem-od-ksiezyca/zhj0z83

SpaceX Elona Muska:

26.https://www.spacex.com/human-spaceflight/mars/
27.https://businessinsider.com.pl/firmy/strategie/elon-musk-i-kolonizacja-marsa-miliarder-pozbywa-sie-majatku/01219z8
28.https://geekweek.interia.pl/astronomia/news-elon-musk-mars-nie-dla-mieczakow-ale-kazdy-moze-poleciec,nId,5972115
29.https://dailyweb.pl/mamy-2022-rok-a-elon-musk-dalej-nie-wyslal-ludzi-na-marsa-priorytet-lezy-gdzie-indziej/

ESA:

30.https://www.esa.int/Space_in_Member_States/Poland/Poznaj_ESA
31.https://www.esa.int/Space_in_Member_States/Poland
32.https://www.gov.pl/web/rozwoj-technologia/europejska-agencja-kosmiczna-esa
33.https://polsa.gov.pl/
34.http://big-science.pl/big-science/instytucje-big-science/esa/
35.http://www.informacjakryzysowa.pl/nowe-technologie-w-zarzadzaniu-kryzysowym/europejska-agencja-kosmiczna
Obrazek zwinięty kliknij aby rozwinąć ▼
0.12087893486023