Kriegspiel

Nauki, techniki, społeczeństwa

Zabłąkany Hermes

28 października 1937 roku Karl Reinmuth z obserwatorium astronomicznego w Heidelbergu zaobserwował nieznaną wcześniej planetoidę. Pomimo braku dokładnej identyfikacji otrzymała ona nazwę Hermes (1937 UB) W kilka dni później obiekt zniknął z obszaru widzenia astronomów.

15 października 2003 roku Brian A. Skiff z LONEOS wyliczył, że w 1942 roku planetoida ta minęła Ziemię zaledwie w odległości równej 1,7 odległości Ziemia-Księżyc, niezauważona przez astronomów. W listopadzie tego samego roku odkryto, że Hermes 69230 to planetoida podwójna, czyli układ dwóch mas krążących dookoła wspólnego środka ciężkości.

W 2011 roku odkryto, że ekscentryczna orbita planetoidy może znajdować się na kursie kolizyjnym z Ziemią. Ze względu na rozmiar planetoidy i wysokie prawdopodobieństwo zderzenia, otrzymała ona 2,5  punktu w skali Torino. Ze względu na problemy polityczne i zaangażowanie w misje marsjańskie, NASA i ChNSA nie przygotowały specjalnych programów związanych z 69230 Hermes. Jedynie ESA wykazała zainteresowanie obiektem, rozpoczynając program badawczy.

W 2012 roku szczegółowe obserwacje ESA wykazały, że zderzenie Hermesa z Ziemią jest niemal pewne. Jeśli szybkość zmian orbity utrzyma się, zderzenie nastąpi w 2031 roku. Zagrożenie w skali Torino wzrosło do 8,5 punktu.

Zapraszam do lektury raportu z partii gry planszowej High Frontier. Jak wskazuje wstęp, celem tej partii jest uratowanie Ziemi przed planetoidą podwójną Hermes. Aby to osiągnąć, dzielna ekipa inżynierów ESA [1] musi umieścić na powierzchni obu obiektów odpowiednie silniki, które zmodyfikują orbitę Hermesa.

Gra wstępna

Aby zrobić cokolwiek w kosmosie potrzebowałem silników. Idealny silnik to taki, który przy niskiej wadze oferuje dużo kN przy małym zużyciu paliwa. Niska waga i małe zużycie paliwa są istotne, bo każdy kilogram masy muszę wtargać na LEO na plecach podatników. Wysoki ciąg jest istotny, bo kluczowe dla sukcesu jest szybkie dotarcie na planetoidę.

Na szczęście moi mózgowcy rozwiązali akurat kilka problemów związanych z silnikiem opartym na metastabilnym helu. Zachęcony ich argumentami (dużo czadu za dolara), postanowiłem rozwinąć program. Jak zwykle okazało się, że życie nie jest takie proste…

Miałem gotową chłodnicę [2], więc ciepło nie było problemem. Krytyczny okazał się system reaktorów, niezbędnych do utrzymania helu w postaci metastabilnego He-2.

Opchnąłem patent reaktora bryłkowego [3], i zacząłem badania obiektów odchylających trajektorię. W okolicy 2016 roku, dzięki zastosowaniu CVD w formowaniu whiskersów, udało się uzyskać wystarczająco lekki i mocny układ odchylający. Postępy w technologii CVD, pozwoliły na wdrożenie projektu żagli słonecznych [4] w 2018.

Kolejne cięcia budżetowe zmusiły mnie do sprzedaży patentu i prototypu chłodnicy, aby uzyskać środki na wyniesienie na LEO misji Iris-1.  Nazwa misji pochodzi o bogini jutrzenki, dzielącej czasami obowiązki i łoże z Hermesem. Start misji zaplanowano na 2021 rok.

Jutrzenka po raz pierwszy

Użycie żagla słonecznego było logicznym kompromisem. Nie miałem pomysłu na rozwiązanie problemu reaktora w wariancie metastabilnego He-2. Pominąwszy problem naukowy, nie miałem też pieniędzy na wysłanie ciężkiego reaktora na orbitę. Kolejnym kłopotem był brak środków na zatankowanie rakiety. Ostatnim argumentem była duża wrażliwość tego silnika na promieniowanie.

Prace studialne [5] pokazały, że misja opozycyjna stanowi najlepsze rozwiązanie problemu. Przejście z LEO (gdzie montowane są żagle słoneczne) przez orbitę geosynchroniczną do L2 to pierwszy element lotu [6].

Drugi to wykorzystanie pola grawitacyjnego Ziemi i Księżyca (procowanie), aby dotrzeć w okolice Hermesa, gdy ten będzie w aphelium. Kłopot polega na tym, że odpowiednia konfiguracja jest stosunkowo rzadka. Ewentualna usterka w montażu lub awaria elementu w trakcie misji oznacza niepowodzenie. Drugi kłopot polega na tym, że operowanie tak daleko od Słońca radykalnie ogranicza użyteczność żagli słonecznych. Na szczęście zdolność specjalna ESA pozwoli wydusić z żagli dodatkowe kN.

Po stronie zalet tej trajektorii należy zaliczyć to, że jest ona bardzo efektywna i nie wymaga dużej mocy silników (małe zmiany ciągu, zysk z procowania i tylko dwa istotne transfer Hohmanna, rozłożone w czasie). Czas trwania misji (dwa lata z lądowaniem) też wygląda dość rozsądnie. Misje bezzałogowe, chociaż lżejsze i tańsze, są bardziej narażone na usterki, więc minimalizacja czasu lotu jest niezbędna.

Trzykrotne przejście pasów Van Allena przy stosunkowo niskiej prędkości oznacza, że cały sprzęt musi być odporny na działanie promieniowania. Żagli słonecznych promieniowanie nie rusza, a układ odchylający jest dość odporny.

Moje szacunki okazały się trafne – żagiel słoneczny wystarczył do wykonania procowania. Silniki korekcyjne i procowanie wystarczyły aby misja Iris-1 wylądowała na powierzchni Hermesa-1 w 2023 roku, pomimo zwiększonego zapotrzebowania na ciąg związanego z brachistochroną 69230.

Jutrzenka po raz drugi

W czasie lotu pierwszej misji, prowadziłem prace badawcze nad alternatywną technologią żagli słonecznych, opartych na sztywnej ramie zamiast na rotującym szkielecie. Sukces Iris-1 sprawił, że nowe wyniki szybko znalazły nabywców. Zamknięcie i komercjalizacja projektu nastąpiły tuż przed cięciami budżetowymi w 2025 i 2026. Zanim Interpol zgarnął moich księgowych, zdążyłem jeszcze wysłać na LEO żagiel i ładunek dla misji Iris-2.

Co się odwlecze, to nie uciecze. Drobna awaria w trakcie montażu żagla sprawiła, że jego resztki zasiliły śmietnik orbitalny. Powtórny start misji konstrukcyjnej odbył się w 2027 roku. Środki na jej realizację pochodziły z zamknięcia programu metastabilnego He-2.

Jak zwykle w lotach w kosmos, porażka nie wchodzi w grę. W 2029 odnotowano wyjątkowo intensywny rozbłysk słoneczny. Na szczęście Iris-2 znajdowała się wtedy w aphelium i aparatura jednostki odchylającej zniosła go bez kłopotu. Lądowanie, które odbyło się w tym samym roku przebiegło bez kłopotu. Zsynchronizowane uruchomienie obu jednostek odchylających wystarczyło do zmiany trajektorii Hermesa 69230.

Oczywiście w 2029 ESA też miała cięcia budżetowe…

Fakty i fikcja

Pierwsze dwa akapity wprowadzenia są prawdziwe. Hermes 69230 istnieje naprawdę i jest zakwalifikowany jako jeden z obiektów potencjalnie kolidujących z Ziemią. W rzeczywistości klasyfikacja Hermesa w skali Torino nie uzyskała nawet jednego punktu.

Trajektoria misji Ziemia-Hermes, procowanie, wartości ciągu i czas lotu są również oparte na rzeczywistych obliczeniach autorstwa Phila Eklunda (autor gry, zawodowo pracownik JPL).

Wszystkie użyte w grze technologie (żagle słoneczne obu typów, napęd He-2, chłodnica ETHER) oparte są na teoretycznych podstawach, które można przejrzeć tutaj. Technologia CVD jest wykorzystywana obecnie, m.in. przez kolegów z mojego instytutu.

Koncepcja zderzenia Ziemi z planetoidą 69230 została opisana w 1978 roku w  książce Johna Baxtera The Hermes Fall.

Wszystkie zdjęcia, z wyjątkiem okładki gry i kart wynalazków, są autorstwa mojego lub mojej Żony. Okładka gry pochodzi ze strony wydawcy – Sierra Madre Games. Wynalazki stanowią jeden z elementów gry, dodałem skany, aby pokazać zasadę działania i rozmiar każdego z nich.

Jeśli tematyka wpisu wydała Wam się interesująca, rzućcie okiem na moją książkową drogę w kosmos. Jeżeli uważacie, że ten wpis jest dziełem opętanego szaleńca, zawsze możecie zostać przy książkach Agathy Christie. Partia trwała półtorej godziny.

Przypisy

[1]Minęło pół wieku od programu Apollo, a inżynierowie wciąż noszą niemodne koszule w kratę (patrz zdjęcie obok).

[2]ETHER charged dust radiator. Naładowane elektrycznie drobiny kurzu jako chłodziwo, orbitujące dookoła statku i wydzielające ciepło na zewnątrz. Koncepcja – Prenger 1982

[3]Pebble bed fission reactor. Reaktor rozszczepieniowy. Moderowany grafitem, chłodzony gazem.

[4]Koncepcja: Jerome Wright Space Sailing 1992 (materiały JPL)

[5]Koncepcja: Mądra Żona na podstawie mapy Phila Eklunda

[6]L2 (czyli punkt Lagrange’a nr. 2) to takie miejsce, gdzie zmiana orbity nie wymaga zbyt wielkiego przyspieszenia, ze względu na niwelujące się oddziaływania grawitacyjne). W High Frontier i w rzeczywistości to najłatwiejszy sposób na przesiadkę między orbitami.

Reklamy

8 responses to “Zabłąkany Hermes

  1. tsar 2 stycznia 2011 o 2:53

    Argh! Świetny tekst :). Muszę zobaczyć tę grę na żywo.

  2. Szczur 2 stycznia 2011 o 15:25

    No akapity od trzeciego zdecydowanie są nieprawdziwe, bo skala Turyńska posługuje się przecież tylko wartościami całkowitymi 😉

    Jak w ogóle oceniasz grę do solowego grania?

  3. Ezechiel 2 stycznia 2011 o 15:54

    W instrukcji jest jeden scenariusz (rozegrany powyżej). Z punktu widzenia decyzyjnego – banalny (spakuj jak najszybciej jak najprostszą rakietę i w tyle, optymalna trajektoria też nie jest kłopotem). IMHO dobry na jedną, góra dwie partie z różnymi wynalazkami.

    Znalazłem też scenariusz oparty na Odysei Kosmicznej 2001 http://games.groups.yahoo.com/group/HighFrontier/message/1275

    Wydaje się być ciekawszy niż pudełkowy, jak go rozegram to powiem więcej. Na pewno stanowi większe wyzwanie kombinacyjne (dalszy obiekt, większe masy do dostarczenia).

    Gra jednoosobowa, chociaż działa zgrabnie (brak jakiś udziwnionych algorytmów symulujących przeciwników) i szybko, sprawia wrażenie trochę uboższej podstawki. Nie jest to tryb-zapchajdziura, ale też nie jest to pełnokrwista jedynka.

    Ponieważ od stycznia będę regularnie wpadał do Warszawy, możemy się jakoś umówić na partię czy ogląd gry.

  4. Szczur 2 stycznia 2011 o 18:42

    Bardzo chętnie – daj po prostu znać i możemy się na jakąś partyjkę ustawić 🙂

  5. brathac 2 stycznia 2011 o 20:03

    Ja też chcę!! 🙂

    A żeby zwiększyć swoje szansę daję łapówkę:
    http://www.rand.org/pubs/commercial_books/CB179-1.html

    Darmowy PDF do ściągnięcia. 🙂

  6. Ezechiel 2 stycznia 2011 o 20:11

    @ Brathac

    Spoko – wiem, że chcesz HF ograć, chętnie z Tobą zagram, gdy akurat nie będę w Warszawie.

  7. Pingback: Szaniec zimowy « Kriegspiel

  8. Pingback: Światy cudów « Kriegspiel

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie na Facebooku

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie na Google+

Komentujesz korzystając z konta Google+. Wyloguj / Zmień )

Connecting to %s

%d blogerów lubi to: