Jupiter by NASA Juno

Co by było, gdyby… (6)

Jowisz zniknął z naszego układu słonecznego lub go nigdy nie było?

Jedna z najpiękniejszych planet, ogromny Jowisz. Gazowy olbrzym, który gości na naszym niebie tak wyraźnie, że można go oglądać gołym okiem, choć znajduje się aż 5,9 au od nas. Jego złożona głównie z wodoru i helu atmosfera zachwyca pięknymi chmurami z… wody i amoniaku, które przesuwają się po gazowej powierzchni planety o masie ponad dwa razy większej niż masa wszystkich pozostałych planet łącznie.

Według teorii „zwrotu przez sztag” planeta uformowała się w odległości około 3,5 au od Słońca, a następnie zaczęła migrować w kierunku centrum Układ Słonecznego, by – pod działaniem Saturna – zawrócić. Z tego powodu nasz układ słoneczny nie ma ani gorącego Jowisza, ani ogromnych skalistych planet, a po orbicie dalszej od Ziemi wędruje mniejsza od niej planeta (Mars). Ale gdyby tak Jowisza nie było nigdy lub nagle zniknął? Zróbmy mały eksperyment myślowy.

Zacznijmy od tego, że gdyby ktoś nagle zabrał nam Jowisza, na nas samych miałoby to niewielki natychmiastowy wpływ, jeśli chodzi o orbitę: oddziaływanie grawitacyjne planety na Ziemię wynosi 1/25 000 oddziaływania Słońca, w naszej części układu wiele by się nie zmieniło. Oczywiście ogromna różnica zaistniałaby przede wszystkim w otoczeniu księżyców Jowisza i pasie planetoid, pozbawionych przyciągania planety. Jak już wiemy, czym dalej od Słońca, tym ważniejsze jest przyciąganie obiektów w pobliżu, więc zaburzenie to raczej spowodowałoby wyrzucenie samotnych księżyców na zewnątrz układu. Z czasem jednak w stronę Ziemi trafiałoby więcej kosmicznych „śmieci”, których po drodze nie zebrałyby pozostałe lodowe olbrzymy i Saturn. Trzeba jednak przyznać, że czasami Jowisz popełnia błędy i zdarza się, że popycha w naszą stronę na przykład komety lub asteroidy, które bez niego wcale nie trafiłyby w naszą okolicę (dlatego właśnie nie mamy dinozaurów). Ziemia zatem by przetrwała, nieco bardziej zagrożona, ale cały nasz układ zmieniłby się nieco: obserwatorzy z innych galaktyk zauważyliby, że Słońce mniej się „chyboce”. Widoczna byłaby też drobna, postępująca z czasem, dysharmonia orbit (zwłaszcza planet zewnętrznych), jednak nagły brak Jowisza nie spowodowałby jej od razu. Z czasem planety zbliżyłyby się do gwiazdy, a orbity uległyby skróceniu (urodziny mielibyśmy każdego roku coraz wcześniej).

A tak przy okazji, zauważylibyśmy brak tej planety po ponad 32 minutach, bo tyle czasu światło wędruje z Jowisza na Ziemię.

A gdyby nasz układ słoneczny uformował się bez wielkiej gazowej planety? Wiemy już, że według teorii zwrotu przez sztag, Jowisz powędrował w kierunku Słońca: dzięki temu mocno przerzedził kosmiczne otoczenie, trochę tak, jakby wziąć maczetę i przedrzeć się przez fragment dżungli: cofając się, również „odkurzył po sobie”. Bez tego manewru Ziemia byłaby znacznie częściej poddawana kolizjom ze znajdującymi się w pobliżu obiektami, a dodatkowo narażona na zderzenia z tymi przypadkowo skierowanymi do wnętrza układu słonecznego (choć takie sytuacje byłyby rzadsze, bo brakłoby napędzającego je Jowisza, jakiś plus w tym wszystkim jest).

Ostatnio naukowcy stwierdzili też, że być może bez obecności Jowisza skaliste planety w ogóle by się nie uformowały w takim kształcie, jak obecnie: mielibyśmy ich być może więcej, byłyby większe i niespecjalnie nadające się do zamieszkania, bo tzw. strefa Złotowłosej mogłaby nie istnieć w obecnym kształcie.

Pozostaje nam cieszyć się widokiem Jowisza, na przykład obrazami serwowanymi regularnie przez sondę Juno.

NASA

Uh, oh… czyli ostatnie słowa Mike’a J. Smitha

Historia promu Challenger

Ostatnie nagrane z kabiny Challengera słowa znajdziemy w zapisie dokumentującym ostatni start wahadłowca, misję STS-51-L, 28 stycznia 1986 roku.

T+73.000 (approximate)

Smith, intercom: “Uh oh…” This is the last comment captured by the crew cabin intercom recorder. Smith may have been responding to indications on main engine performance or falling pressures in the external fuel tank.

Krótko przedtem z centrum kontroli lotów poszła „okejka” na zwiększenie mocy silników (rakieta po starcie rozpędza się, osiągając w pewnym momencie tzw. max Q, punkt maksymalnego ciśnienia dynamicznego – żeby się nie rozpadła, przed jego osiągnięciem ograniczana jest moc silników, która następnie jest zwiększana, nazywamy to „throttle up”). W 74 sekundzie od startu orbiter rozpadł się na fragmenty, które zaczęły, na oczach zgromadzonych widzów, dziennikarzy, rodzin i pracowników NASA, majestatycznie spadać z nieba.

Dezintegracja promu Challenger. Źródło: Kennedy Space Center / Wikimedia Commons. Domena publiczna.

Co przyczyniło się do katastrofy? W toku postępowania wyjaśniającego prowadzonego przez NASA zidentyfikowano dwa główne problemy: wadliwy o-ring oraz, niestety, błędy decyzyjne ze strony szefów NASA i kontroli lotów, do których doprowadziła ogromna presja na start: misja STS-51-L miała być wyjątkowa ze względu na obecność na pokładzie orbitera nauczycielki, Christy McAuliffe. Misja NASA, przybliżanie zwykłym ludziom kosmosu, miała ziścić się podczas właśnie tego tragicznego lotu – paradoksalnie właśnie to w dużej mierze przyczyniło się do tragedii: konieczność wykazania się, poparcia składanych do budżetu wniosków, zademonstrowania podatnikowi, że wydatki na podbój kosmosu nie są oderwane od rzeczywistości, ale służą zwykłym ludziom.

Problemy z o-ringami nie były nowe: po każdym locie starannie oglądano wszystkie elementy orbitera i odzyskane SRB: już w 1984 roku znaleziono uszczelkę, która kompletnie nie spełniła swojego zadania (jak większość elementów zużywalnych, o-ringi były też redundantne, czyli nadmiarowe – w połączeniach znajdowały się zawsze dwa). Firma Thiokol, która odpowiadała za produkcję uszczelek, stworzyła nowy wzór o-ringów, jednak proponowany nowy system był zbyt drogi, a do tego pojawił się dopiero pod koniec 1985 roku, wiec nie było żadnych szans na zastosowanie go w SRB Challengera.

I być może gdyby Larry Mulloy posłuchał chociaż zdecydowanych sprzeciwów inżynierów Thiokol dotyczących startów w niskich temperaturach, a sama firma twardo obstawała przy przesunięciu planowanej daty startu, a nie poddała się w końcu, rezygnując ze swojej decyzji, Challenger stałby teraz w którymś muzeum Ameryki, a program kosmiczny nie straciłby wspaniałych astronautów. To już jednak historia.

OV-099, czyli Challenger, był orbiterem… z przypadku. Jako STA-099 miał służyć wyłącznie celom testowym, jako pierwszy statek kosmiczny zbudowany z nowoczesnych lekkich materiałów. Pamiętajmy, że były późne lata 70. ubiegłego wieku, modelowanie komputerowe miało wiele ograniczeń, więc po prostu wytrzymałość testowano „na żywo”, a raczej na ziemi lub podczas krótkich lotów testowych. W 1979 roku NASA, zadowolona z osiągów i możliwości Challengera, zwróciła się do firmy Rockwell, podpisując kontrakt na przebudowanie promu tak, by mógł trafić na orbitę. Przebudowa i testy trwały trzy lata, a w 1982 roku Challenger trafił na Florydę do Kennedy Space Center.

Był to kolejny statek kosmiczny, którego nazwa nawiązywała do statku morskiego, a konkretnie do brytyjskiego HMS Challenger, który wsławił się rejsami po Pacyfiku i Atlantyku w latach 70. XIX wieku. Orbiter dotrzymał „danego słowa” – wiele misji Challengera i jego załóg było przełomowych, a najważniejszym osiągnięciem były fantastyczne misje Spacelab.

Czas na nieco statystyki:

Liczba misji: 9 (misja 10 zakończona katastrofą)

Misje Spacelab: trzy, w tym pierwsza rzeczywista misja (Spacelab-1 poleciał testowo dwa lata wcześniej z STS-9 [Columbia]) Spacelab-3: dla zmyłki Spacelab-2 na orbitę wyniósł również Challenger w sierpniu 1985 r. Te dwa loty zakończyły fazę testowania działania laboratorium w przestrzeni kosmicznej, ale o Spacelab jeszcze niedługo napiszę więcej. Warto wspomnieć, że podczas postępowania wyjaśniającego katastrofę stwierdzono taką samą usterkę o-ringu, która później przyczyniła się do tragedii.

STS-8: pierwsza misja ze startem i lądowaniem w nocy. Nocne starty to zawsze gratka dla fotografów.

STS-8 podczas startu. Źródło: NASA. Domena publiczna.

STS-6: pierwsza misja z wyjściem astronauty w przestrzeń kosmiczną. Rozpoczęła się 4 kwietnia 1983 r. i trwała 5 dni, 23 minuty i 42 sekundy. Podczas wyjścia w przestrzeń kosmiczną Musgrave i Peterson testowali EMU, czyli Extravehicular Mobility Unit – skafander, którego konstrukcja niewiele w zasadzie się od tamtego czasu zmieniła. W 1993 roku Musgrave wziął też udział w misji serwisowej teleskopu Hubble’a i z tej misji pochodzi jedno z najwspanialszych selfie z teleskopem.

F. Story Musgrave podczas misji serwisowej w 1993 r. Źródło: NASA. Domena publiczna.

STS-7: pierwsza misja z kobietą, Sally Ride, na pokładzie.

Sally Ride na pokładzie Challengera. Źródło: NASA. Domena publiczna.

Katastrofa Challengera odbiła się szerokim echem nie tyko w mediach, ale także w branży – ale czy wyciągnęliśmy z niej właściwe wnioski? Kto wie.

Najlepszy, rzetelny dokument: https://youtu.be/3NdlIiDiCZ4

Co by było, gdyby… (5)

Ziemia była większa?

Zagłosowaliście w kolejnej sondzie, zaczynamy więc drugą odsłonę cyklu eksperymentów!

Wiemy już, jak wyglądałaby mniejsza Ziemia, zastanówmy się więc nad tym, jak to jest mieszkać na Ziemi, która jest większa.

Dzięki coraz lepszym możliwościom umiemy już odkrywać skaliste planety w innych układach słonecznych, a nie tylko gorące Jowisze: najpierw, jeszcze zanim zaczęliśmy dobrze rozpoznawać i modelować takie układy, jak TRAPPIST-1 (poniżej), nauczyliśmy się odkrywać tzw. super-Earths, czyli planety przypominające Ziemię, ale znacząco od niej większe. Najbliższa z nich to Proxima Centauri b.

Układ TRAPPIST-1 porównany do naszego Układu Słonecznego. Strefa Złotowłosej oznaczona na zielono. Źródło: NASA/JPL-Caltech. Licencja Creative Commons.

Niewiele jednak wiemy o takich planetach, bo nie bardzo mamy z czym je porównać: możemy jedynie spekulować, czy może na nich istnieć życie, ponieważ z reguły warunki w ich układach słonecznych znacznie odbiegają od znanych nam, swojskich, z okolic Słońca. Spróbujmy jednak powiększyć Ziemię i sprawdzić, czy dałoby się na niej żyć i czy nadal znajdowałaby się na swojej orbicie.

Wyobraźmy sobie więc Ziemię o masie 10x masy obecnej Ziemi (czyli 10*5,98*1024kg), ale o tej samej gęstości. Jak zapewne się domyślacie, duża masa = większe oddziaływanie siły grawitacji. Wpłynęłoby ono na wiele aspektów naszego życia: od latania samolotem i podróży kosmicznych po układ krążenia, chodzenie i tak dalej: każdy z nas „ważyłby” ponad dwa razy więcej – gdyby Ziemia urosła nagle przez noc, spora część populacji nie byłaby w stanie się przemieszczać w ogóle, bo mięśnie nie byłyby wystarczająco silne na dźwiganie takiej masy ciała. A szybkie uciekanie bardzo by się przydało, ponieważ wszystkie obliczenia konstrukcyjne, które obecnie wykonujemy dla budynków mostów, tuneli itd. można by było wyrzucić do kosza (z ogromnym wysiłkiem). Nowoczesne wieżowce zaczęłyby się składać jak domki z kart.

Era koszykarzy też dobiegłaby końca, bo wystąpiłby efekt odwrotny do tego, którego doświadczają kosmonauci i astronauci na ISS: troszeczkę byśmy się skurczyli ze względu na większy nacisk na kręgosłup i kończyny.

Bardziej poważną konsekwencją byłoby jednak zwiększenie ciśnienia pod skorupą ziemską, które w teorii mogłoby nawet doprowadzić do utraty płynności jądra. Oznaczałoby to zanik pola magnetycznego Ziemi, którego (zgodnie z teorią dynama magnetohydrodynamicznego) źródłem w głównej mierze są prądy konwekcyjne właśnie w ciekłej części jądra graniczącej z płaszczem (czyli tej bardziej „zewnętrznej”). Utrata magnetosfery miałaby dla nas katastrofalne skutki: dzięki niej jesteśmy częściowo osłonięci przed działaniem promieniowania kosmicznego i wiatru słonecznego – bez tej osłony atmosfera uległaby szybszej dezintegracji (patrz Mars), a promieniowanie powodowałoby zwiększenie mutacji u żywych organizmów.

Według naukowców wzrosłaby również aktywność wulkanów, a sama skorupa Ziemi miałaby wyższą temperaturę. Dodatkowo na pewno zmieniłaby się charakterystyka płyt tektonicznych. Wszystko to mogłoby wpłynąć na możliwość rozwoju życia na Ziemi, nawet gdyby miało ono miliardy lat na dostosowanie się do takiej planety.

Ostatnim niepożądanym efektem większej i cięższej Ziemi była prawdopodobna zmiana orbity (wiecie to już z opowieści o tym, co i jak wokół czego krąży), a także większe prawdopodobieństwo przyciągania wszelkiego rodzaju kosmicznych gości i ponowne przyciągnięcie Księżyca, który obecnie się od nas oddala. Zmianie uległaby nasza strefa Roche’a (zwana strefą Hilla), czyli strefa (obecnie dla Ziemi ok. 1,5 mln km), w której przyciąganie ziemskie jest silniejsze niż przyciąganie większego, lecz dalszego obiektu (np. Słońca, Jowisza).

Wygląda na to, że na kosmicznej loterii życia wygraliśmy główną nagrodę!