Kriterier for valg av planet
N?r vi skal velge hvilken planet vi skal lande p? er det flere ting vi kan tenke p?. Hvilken planet er det enklest ? treffe, hva vi ?nsker ? unders?ke og om det er realistisk ? f? til en trygg landing er noen av sp?rsm?lene vi kan ha i bakhodet. Alt i alt har vi kommet fram til f?lgende kriterier for planeten vi ?nsker ? reise til:
- Den m? ligge lenger ute i solsystemet enn planeten vi reiser fra.
- Den m? ha en temperatur som gir mulighet for flytende vann.
- Den kan ikke v?re en gasskjempe.
- Den b?r v?re en av de n?rmeste planetene.
S? hvorfor akkurat disse kriteriene? Vi kan begynne med kriterie 1. ?rsaken til at vi ?nsker ? gj?re oppskytningen mot en planet som er lenger ute i solsystemet handler om to ting. Du husker kanskje i fra forrige blogginnlegg at vi snakket om planeter som g?r n?rme stjernen beveger seg fortere enn de som g?r lenger ute. Da er det ikke vanskelig ? tenke seg til hvorfor det blir enklere ? treffe de som er lenger ute. I tillegg vil gravitasjonskraften fra stjernen bli st?rre og st?rre jo n?rmere man kommer, s? kraften fra denne vil v?re mye st?rre enn kraften fra planeten. Forskjellen vil bli spesielt stor hvis vi ser p? en planet som ligger n?rme stjernen.
Da kan vi se p? kriterie 3. ?rsaken til at vi vil ha en planet med en temperatur der det kan v?re flytende vann handler om hva vi kan finne der. Vann er en av grunnsteinene i alt liv. Hvis det er flytende vann der s? er det kanskje liv ogs?? Det vil hvertfall v?re interessant ? sjekke.
S? kan vi se p? kriterie 3. Hvorfor skal vi ikke lande p? en gasskjempe? Det er flere grunner til at dette er en veldig d?rlig idé. For det f?rste har ikke gassplaneter noen solid overflate. De best?r jo tross alt av gass (de kan likevel ha en solid kjerne). Det er ogs? et veldig stort trykk p? planeten, og ekstreme v?rforhold. Dermed vil nesten garantert romsonden ?delegges i l?pet av landingen. I tillegg skal vi ta bilder og videoer under landingen, og det vil bli lite ? se p? disse p? grunn av den tykke atmosf?ren.
For ? sette litt i perspektiv hvor ekstreme forholdene er p? en gasskjempe trenger vi ikke ? se lenger enn til v?rt eget solsystem. Jupiter (som du kan se i figuren under) regnes ofte som en gasskjempe, og har et trykk ved kjernen som er rundt 100 ganger st?rre enn trykket ved havniv? p? jorden. Da er det ikke vanskelig ? forestille seg hvorfor det blir vanskelig ? lande der.
Da har vi kommet til det siste kriteriet. Hvorfor ?nsker vi ? reise til en av de n?rmeste planetene? ?rsaken til det er egentlig ganske logisk. For det f?rste er det enklere ? treffe en planet som er n?rme enn en som er langt unna. Hvis du skyter p? en blink som er 100 meter unna ville treffsikkerheten sunket betraktelig om blinken ble flyttet 100 meter lenger bak. En st?rre avstand f?rer til at startbetingelsene slik som utskytningsvinkel spiller en enda st?rre rolle. En liten feil i vinkelen vil f? en st?rre og st?rre konsekvens jo lenger vekk man kommer. I tillegg vil en lenger vei gi ?kt risiko for at noe g?r galt p? turen. Jo lenger vi reiser jo st?rre er sannsynligheten for ? st?te p? noe p? veien som gir problemer. Til slutt kan det ogs? nevnes at drivstofforbruket vil bli mindre med en lengere avstand.
Hva var temperaturen p? planetene?
For ? finne ut om det kan v?re vann p? planetene m? vi vite om temperaturen tillater det. Det kan vi regne ut! Ved hjelp av f?lgende ligning beregnet vi temperaturen p? de ulike planetene i solsystemet v?rt:
\(T=\sqrt[4]{{1\over{4}}\left({R_*\over{r}}\right)^2T_*^4}\)
Her har vi f?lgende st?rrelser:
- \(T\) er planetens temperatur i kelvin.
- \(T_*\) er stjernens temperatur i kelvin.
- \(R_*\) er stjernens radius.
- \(r\) er avstanden mellom stjernen og planeten.
Dersom du er interessert i ? se hvordan man kommer fram til denne ligningen s? kan du se hele utledningen her. Hovedpoengene er egentlig ? se p? stjernen og planeten som sorte legemer (alts? legemer som absorberer all str?lingen som treffer dem). S? finner vi innstr?lingstettheten ved en gitt avstand fra stjernen (dette utledes ogs? i neste bloggpost). Her tar vi utgangspunkt i at str?lingen g?r likt i alle retninger slik som du kan se i figuren under. Deretter antar vi at halve overflaten til planeten treffes av str?ling og antar til slutt at temperaturen er konstant, som betyr at utstr?lt energi m? v?re lik det som kommer inn. Med det kan man bruke Stefan-Boltzmanns lov, som ogs? nevnes i neste bloggpost, til ? finne temperaturen.
N?r vi ser p? formen til ligningen ser den ganske fornuftig ut. Dersom vi g?r langt vekk fra stjernen vil temperaturen synke, og hvis temperaturen til stjernen blir h?yere vil ogs? temperaturen p? planeten bli h?yere. Tilsvarende ser vi at temperaturen vil bli h?yere hvis radiusen til stjernen ?ker. ?rsaken til det er at stjernen f?r en st?rre overflate som den kan slippe str?ling ut gjennom.
Ved hjelp av verdier hentet ut fra AST2000-pakka, der all informasjonen om solystemet v?rt ligger, kom vi fram til f?lgende resultater:
| Temperatur i kelvin | Temperatur i celcius | Kan det v?re flytende vann der? | |
|---|---|---|---|
| Planet 0 | \(336.6\) | \(63.44\) | Ja |
| Planet 1 | \(289.8\) | \(16.61\) | Ja |
| Planet 2 | \(239.7\) | \(-33.44\) | Nei |
| Planet 3 | \(145.9\) | \(-127.3\) | Nei |
| Planet 4 | \(199.3\) | \(-73.85\) | Nei |
| Planet 5 | \(724.9\) | \(451.7\) | Nei |
| Planet 6 | \(110.5\) | \(-162.7\) | Nei |
Her har vi gjort antagelsen om at det kan v?re flytende vann dersom temperaturen ligger et sted mellom \(260K\) og \(390K\), alts? cirka mellom \(-13^{\circ}C\) og \(117^{\circ}C\). Vi har alts? valgt ? ha slingringsmonn, men som vi ser er det uansett aktuelle planetene innenfor en temperatur der det er realistisk ? finne flytende vann. Vi ser at det er en planet der temperaturen er for h?y, fire der den er for lav og to der temperaturen er passe (planet 0 og 1).
Hvilken planet skal vi dra til?
Som vi ser er den ene av planeten som hadde riktig temperatur v?r hjemplanet, s? det gir ikke s? mye mening ? skulle dra til den. Vi kan da sjekke om planet 1 passerer de andre kriteriene. Vi kan begynne med ? se om planeten er en gasskjempe. Fra AST2000-pakka kan vi se at den ikke er en gasskjempe, s? da er den grei.
Videre kan vi se om planeten ligger lenger inne i solsystemet enn v?r planet. Fra plottet under (figur 5) som vi lagde i forrige blogginnlegg kan vi se at den aktuelle planeten ligger lenger ute i solsystemet, s? da er den grei.
Til slutt kan vi se p? hvor langt unna den ligger. Som vi ogs? kan se fra plottet er planet 1 den planeten som ligger n?rmest stjernen p? utsiden av v?r planet. Dette kommer ikke som noen overraskelse ettersom temperaturen p? planet 1 bare er litt lavere enn p? hjemplaneten v?r.
S? da sitter vi igjen med en planet som har passert alle kriteriene v?re. For ? bli enda sikrere p? at vi ?nsker ? dra dit har vi sett p? den i programmet SSView, som kan brukes for ? se p? solsystemet. Da vi s? p? den i SSView s? vi at den var gr?nn og bl?. Bl?fargen kan kanskje tyde p? at det er hav p? planeten, og kan gr?nnfargen tyde p? vegetasjon og liv? Det er vanskelig ? vite n?, men det kan v?re spennende ? finne ut. I tillegg ser vi at planeten hadde ringer rundt seg slik som Saturn, og tenkte at dette kunne se kult ut p? videoene vi skal filme under landingen. S? konklusjonen er at planet 1 virker som et godt valg av planet ? lande p?. Under kan du se et utklipp av planeten fra SSView.
N? som vi har valgt oss ut en planet kan vi se litt videre p? planleggingen og begynne ? se litt p? landingen. I neste bloggpost skal vi beregne blant annet st?rrelsen p? solcellepanelet som skal drive instrumentene som styrer landingen.