Упорство и Упоротость

2022-10-07 20:05:00 Открыть/Комментировать

2022-10-07 20:00:00 ​​«Ну и дрисня»

Сегодня админу достались две задачки: определение солей меди и определение серы в растворимых сульфатах. Для первой (она на фото) использовался тот самый стандартизированный тиосульфат, которым оттитровывали иод, образующийся при первоначальной реакции меди (II) с раствором иодида калия. Такой вид титрования называется заместительным. Проблема основная в том, что админ не помнит, сдал ли он бумажку с ответом .

Вторая задачка решается гравиметрическим методом. Пятикратно переваренный кал. Админ мыл стакан 10 раз, а абсолютная стекаемость превращается в относительную в тот же момент, когда на него садится пыль. Взвешивание было проведено халтурно, интересно, сработают ли законы Мёрфи и бесконечная удача админа? Второму админу вместо навески насыпали какую-то муть, которая вообще не растворяется. Тигели надо прокаливать очень долго. Атмосфера настолько душная, что админ чувствует себя... изможденным?

Опрос что ли замутить на то, какая погрешность будет у админа..

#админские_будни Открыть/Комментировать

2022-10-06 20:00:01 ​​Где строить базу?

Опрос показал довольно интересный результат. Мнения разделились, что неудивительно, так как однозначно правильного ответа тут нет. Кто-то решил летать на солнце по ночам, но к этому - в следующий раз.

Админ основал бы базу на Марсе. Да, Луна ближе и не придётся лететь месяцами, за которые люди сожрут больше, чем ракета. Также есть преимущество более быстрой связи, да и вообще всё делается быстрее. Но есть у Марса одно неоспоримое преимущество - атмосфера (пусть и слабенькая, но она есть).

Большинство космических перелетов (вывод спутников на орбиты, корректировка орбит для стыковки, те же межпланетные рейсы) выполняется по гомановской траектории. Кому подробно - почитайте сами. Кому кратко - для перехода между орбитами применяется только ускорение по направлению движения или против него, включать двигатель надо дважды в диаметрально противоположных точках орбиты. Смысл в том, что такой тип перемещения за редкими исключениями самый экономичный. Для большинства перелетов между планетами по гомановской траектории их «цена» в характеристической скорости уже есть в методичках.

Считать не будем ничего - советские ученые всё сделали до нас. Взглянув на картинку, увидим, что для выхода на низкую орбиту Луны нужно 14.5 км/с «дельты», а для Марса - 13.2 при аэродинамическом торможении. Именно оно позволяет погасить львиную долю избыточной скорости. Для посадки различие будет еще выше - 15.5 против тех же 13.2 км/с. А лишние 1-2 километра в секунду «дельты» повышают в разы полезную нагрузку. За ту же цену на Марс можно доставить в 2-3 раза больше техники или пищи. С людьми будут проблемы, но не исключается возможность выращивания пропитания на борту, да и возить их нужно не так часто, как грузы.

Возможность более дешевых полетов на Марс, чем на Луну, звучит парадоксально, но это действительно так. Наличие атмосферы творит чудеса. А о возвращении можно не волноваться - оба этих тела имеют слабую гравитацию, низкую вторую космическую, соответственно и требования к ракете будут помягче. Тем более, что в атмосфере Земли еще легче оттормозиться.

А если топливо закончилось, придётся выйти из ракеты и толкать...

#шизика Открыть/Комментировать

2022-10-05 20:05:00 Открыть/Комментировать

2022-10-05 20:00:00 ​​Размеры планеты и космонавтика

Админ совсем обленился и решил сделать два поста по одной формуле . Тем не менее, дополнение важное.

Когда мы рассматривали утилизацию мусора, параметры Земли, Солнца принимали «как есть». Однако в системе существуют и другие тела, на которых в принципе можно попробовать основать базу. К теме базы мы еще вернемся, но сперва нужно прикинуть, насколько это будет выгодно с экономической (читать: энергетической) точки зрения. Летать придётся туда и обратно, сначала разберем полёт обратно.

Для того, чтобы смотаться с планеты, нужно достигнуть второй космической. Только массы и радиусы планет теперь разные. Из любимого нами закона квадрата-куба масса пропорциональна кубу радиуса, а это значит, что с громоздких планет взлетать очень тяжело, а разбиться там проще простого, так как ускорение свободного падения тоже зависит от массы. Для примера возьмем «суперземлю» с радиусом в два земных. Масса будет 8 земных (на самом деле больше, но различием в плотности пренебрежем) и вычислим вторую космическую. Получается ровно вдвое больше - 22.4 км/с (если админ не ошибся). Такое построить вроде ещё можно, но проблем не оберешься, полезная нагрузка составит пару сотен килограмм, так что я не завидую этим инопланетянам. Для реальных Марса и Луны эти скорости составляют 5 км/с и 2.4 км/с соответственно. Вполне выгодно.

Но есть с легкими планетами одна проблема: если мы научимся процессу терраформирования, любимую нами плотную азотно-кислородную атмосферу они не удержат...

Контрольную админ написал, в своем стиле получив с неправильной формулы верный ответ. Да и черт с ней, аналитика для душнил. На тему следующего поста слегка намекну опросом.

#шизика Открыть/Комментировать

2022-10-04 20:00:05 ​​Почему я не выбрасываю мусор на Солнце (и вам не советую)

Мои подписчики умные и в целом самые лучшие люди, почти все догадались, что в вопросе скрыта ловушка. Теперь давайте разбираться, почему выкинуть что-то за границы нашей звездной системы куда проще, чем сесть на солнце.

В школе нам показывают формулки для расчета космических скоростей. На картинке - формула второй космической (первая в √2 раз меньше). Вторая космическая показывает скорость, которую нужно достичь, чтобы улететь от небесного тела. Первая - скорость, чтобы не падать. Выводить их не будем, вместо этого пробежимся глазами и подставим данные из википедии, прикинем характеристическую скорость, которая понадобится для побега из системы, а также для посадки на солнце.

Главное, на что следует обратить внимание - космические скорости зависят от высоты старта (в формуле r означает расстояние между центрами масс). Это логично, так как при «побеге» от Земли (звезды) мы совершаем работу против сил тяжести, тратим энергию (вообще, энергия тут главный показатель), а подняв точку старта, мы даём нам неплохую такую плюшку в виде халявной потенциальной энергии. Кинетическая энергия (соответственно и первая космическая скорость, чтобы достаточно быстро «падать вбок», промахиваясь мимо планеты) уменьшается. Всё, подставляем значения.

Земля наша летает на расстоянии 150 млн км, солнце весит примерно 2*10^30 кило, G возьмем из той же вики. В итоге получаем, что на высоте полета Земли вторая космическая для солнца примерно 42 километра в секунду. А Земля летает, что характерно, с первой космической (около 30 км/с). Нужно дополнительно развить всего каких-то жалких 12 км/с, чтоб улететь от светила навсегда. А чтобы упасть на солнце нужно затормозить практически до нуля. Получается, что на Альфу Центавру с энергетической (и финансовой) точки зрения мусор зашвырнуть дешевле (ну уйдёт пара км/с на коррекцию траектории, да какая разница).

Тем не менее, нам нужно ещё и покинуть Землю, побороться с её тяготением и выйти с рассчитанными скоростями. Сложно ли это? Для расчета энергии (соответственно скорости) выхода нужно вычесть энергию второй космической скорости из энергии запуска. Получаем простенькое уравнение (для расчета скорости можно сократить на массу), одна неизвестная (скорость запуска), расчеты оставим за кадром, в итоге для скорости выхода 12 км/с при второй космической 11.2 км/с скорость запуска будет 16.4 км/с (в вики 16.65 км/с). Поздравляем, мы вычислили третью космическую скорость. Во втором случае (когда мы запускаем мусор на солнце), скорость запуска будет примерно 32 км/с. Различие вдвое. Самое главное - не промахнуться с направлением: при побеге из системы нужно ускоряться по направлению движения Земли, при посадке на солнце - против.

А теперь вспоминаем предыдущий пост и расчёты характеристической скорости. Ракету с «дельтой-V» 16 км/с при удельном импульсе 3.5 км/с построить можно. А вот результат вдвое больше и стоить будет больше, но раз в десять (если это вообще возможно построить).

Сумбурненько получилось, ну да ладно. Контрольная завтра. Админ улыбается и готовится сливать...

#шизика Открыть/Комментировать

2022-10-04 10:00:02 Открыть/Комментировать

2022-10-03 20:00:00 ​​Проклятье Циолковского

На картинке находится формула, заслуженно любимая физиками, инженерами и прочими астрономами. А также теми, кто, как и админ, игрался в KSP. Речь идёт о формуле Циолковского.

Содержание незамысловатое: результатом расчета является характеристическая скорость. Это скорость, которую способна развить ракета в идеальных условиях, т.е. при отсутствии работы по преодолению внешних сил, например, гравитации. В правой части формулы переменная I - удельный импульс двигателя, по факту, характеризуется скоростью истечения газов из сопла, размерность имеет соответствующую [м/с]. Под логарифмом находится отношение начальной массы M1 (ракеты, заправленной по горловину) к конечной M2 (когда всё топливо уже выгорело, остался только корпус и полезная нагрузка).

Коварство формулы заключается в том, что соотношение под логарифмом поменять в лучшую сторону практически невозможно. Мы можем взять больше топлива, но нам потребуются более крепкие баки, потом окажется, что двигатели неспособны поднять получившуюся махину и так далее... Не получится построить ракету, которая разгонится до шести удельных импульсов и выше, вычисление соотношения масс такой ракеты оставим читателю. Для пивной банки оно, к слову, примерно равно 25.

Админ ни разу не физик и тем более не математик, но при взгляде на формулу складывается впечатление, что для линейного роста скорости нужно сжигать топливо примерно по убывающей экспоненте, потому что, внезапно, оно у нас тяжёлое и его тоже нужно поднимать. А когда почти всё сожжено, лететь становится полегче. Прав ли админ? Жмякните сердечко, если в его рассуждениях есть здравое зерно, он старается.

Но мы отвлеклись. Главный вопрос: что с этим делать? Ответ: ставить несколько ступеней. Если масса последующей ступени мала по сравнению с массой пустого бака предыдущей, соотношение масс в формуле для них обеих примерно одинаково. А формула применяется дважды, и снижение характеристической скорости нижней ступени от лишнего груза верхней мало по сравнению с тем выигрышем, что она даёт! Разумеется, большее число ступеней повышает сложность конструкции, увеличивает число возможных отказов, поэтому в реальности редко применяется больше трёх-четырёх. Полезная нагрузка ракет при этом не превышает нескольких процентов их массы.

Такие вот дела, ребятки, у админа в среду контрольная по аналитике, хз, будет ли пост. Но админ, как всегда, что-нибудь придумает.

#шизика Открыть/Комментировать

2022-10-02 20:00:00 ​​Радиация и свинцовые фартуки. Часть 2

Админ не упомянул в первой части нейтронное излучение неспроста. Нейтроны в зависимости от кинетической энергии частицы разделяются на сверхбыстрые, быстрые, промежуточные, медленные и тепловые, и в принципе при попадании по атому вполне возможна ионизация. Но куда интереснее то, что происходит с атомными ядрами под действием нейтронного излучения. Заряда у нейтрона нет, значит попадание по ядру - не такая и редкость. В результате реакции ядро может просто развалиться (как в ядерных бомбах), а могут и образоваться новые изотопы (в том числе радиоактивные). Длина пробега нейтрона в тех же металлах будет подлиннее, чем у «гаммы». Нейтронное излучение загаживает радиацией всё вокруг себя, притом никому не известно, что именно появится в результате взаимодействия.

Для борьбы с ним используют двойной подход: замедлитель и поглотитель. Замедлители - вода, парафин, графит, бериллий. Как поглотитель обычно используют что-то боросодержащее (например, борную кислоту). Наведенная нейтронами радиоактивность - серьезная проблема термоядерных реакторов (со временем они начинают фонить изнутри).

Теперь к свинцовым фартукам. Поглощенную телом радиацию измеряют в греях (Гр) или зивертах (Зв). Оба имеют размерность [Дж/кг], в случае фотонных излучений («рентгена» и «гаммы») они совпадают. Для остальных вводится подгоночный коэффициент, учитывающий различную физиологическую активность данных излучений (например, для «альфы» он равен 20, т.е. 1 Гр будет равен 20 Зв).

Репродуктивная система (особенно мужская) крайне чувствительна к радиации. Дозы в 0.1 Гр хватит, чтобы надолго вывести ее из строя, причем несколько последовательных «слабых» облучений более опасны, чем одно «сильное» (для остальных органов - наоборот). Поэтому при рентгенодиагностике приходится надевать фартук из свинца. Для сравнения, чтобы повредить красный костный мозг, нужно получить 0.5-1 Гр, притом он обладает неплохими способностями к регенерации. Остальные органы крепче, а лучевая болезнь - отдельная большая тема...

#шизика Открыть/Комментировать

2022-10-01 20:00:03 ​​Радиация и свинцовые фартуки. Часть 1

Админ много раз сталкивался с радиацией в том или ином виде, что и побудило его написать данный пост.

Как нам известно со школы, существует три основных типа ионизирующего излучения - альфа, бета, гамма.

Альфа-излучение - это поток ядер гелия (по факту, дважды ионизированных атомов - без электронов). Самое безопасное и опасное излучение одновременно. Ядра гелия крупны, очень реакционноспособны, ионизируют всё подряд, вытягивая электроны у других атомов. По этой причине их проникающая способность низкая (не пробивают даже кожу). Главная опасность - вдохнуть их (или съесть). Именно альфа-излучатели входят в состав радиоактивной пыли. Защита - респиратор, не поднимать пыль, так как радиоактивные изотопы имеют свойство оседать на поверхностях.

Бета-излучение - поток электронов и позитронов. Проникает на пару сантиметров под кожу за счет высокой скорости и малых размеров, опять же ионизирует всё подряд. Вредность чуть меньше, чем у альфы, так как и заряд эти частицы несут меньший. Частицы задерживаются плотной одеждой, сами бета-излучатели также лучше не вдыхать и не проглатывать. Экрана толщиной в несколько сантиметров (например, из оргстекла) достаточно для полной защиты.

Гамма-излучение представляет собой очень короткие электромагнитные волны. Те же самые, что и видимый свет, но длина таких волн на порядки меньше, частота и энергия соответственно - больше. Благодаря всеми любимому корпускулярно-волновому дуализму их можно представить как поток очень высокоэнергетических фотонов. Это излучение также ионизирует всё подряд, так как при поглощении атомом гамма-кванта выделившаяся энергия может оказаться выше работы по отрыву электрона. Проникает куда глубже предыдущих видов излучения. Для защиты используется толстый слой вещества, желательно из тяжёлых атомов по типу свинца.

О том, почему используются именно фартуки, поговорим в следующем посте. Кстати, админ забыл про нейтронное излучение. О нем - тоже в следующий раз.

#шизика Открыть/Комментировать