핫게 실시간 커뮤니티 인기글
(1959760)  썸네일on   다크모드 on
모두의마.. | 23/02/09 09:10 | 추천 25

인간은 얼마나 빠르게, 멀리 이동할 수 있을까 2부 +6

원문링크 https://www.ilbe.com/11464273439

았어! 수직으로 존나 상승 달에 깃발은 우리가 먼저 꽂는다! 
공기가 희박하니 마찰력도 줄어든다 개이득!!!

ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ
.
.
.
.
.
.
.
.
.



 
wtf.gif
...............????!!!!! 뭐? 공기가 희박하다고?!


공기가 희박하는 말은 엔진에서 연소가 제대로 일어날 수 없다는 뜻,
지금껏 고속 추진방식은 공기를 압축흡입, 공기중의 산소와 연료를 섞어서 폭발시켜 배기되는 유체의 
반작용력으로 추진력을 얻었는데 위로 올라갈수록 
공기량이 줄어들어 연소자체가 불가능해진다!




즉, 지구밖을 나가려면 전혀 다른 추진의 메커니즘이 필요하다!!




---------2부--------


1. F=ma
뉴턴.jpg

뉴턴: 뭐 씨발


문돌이 게이들도 다 알고있는 뉴턴의, F=ma


사실 이 F=ma 공식은 처음에는 질량과 가속도의 곱으로 표현된게 아니었어.


운동량.png



원래는 p=mv 라는 질량과 속도의 곱, '운동량' 이라는 개념이 먼저 나왔는데
이 물체의 시간에 따라 운동량이 변화하는 정도를 수학적으로 해석하다 보니
(자세히 설명했다가 못알아 먹겠다고 ㅁㅈㅎ 폭탄 먹은 기억으로 자세한 설명은 생략한다.)


운동량 3.png



우리에게 익숙한 F=ma가 되어 버린거지


왜 이걸 설명하냐고?
왜냐하면 힘이 정의된 이론을 말해주고 유체의 힘을 잠깐 설명하기 위해서야
1부에서 말했지만 추진력이 m(도트)v로 정의 된다고 했지?


문돌이들: 씨발 이과 씹새들은F=ma 는 절대 진리라면서 
갑자기 왜 F=m(도트)v가 나오노?


위에서 봤던 운동량의 공식에서 조금만 변형을 시키면?




                                                운동량 4.png m(도트)=질량 유량, 단위 kg/s



이렇게 엔진 연소로인한 배기가스가 가지는 힘을 
엔진 똥꼬에서 한쪽 방향으로 집중해서 쏴주면 
그게 비행기를 움직이는 추진력F가 되어
비행기의 운동을 설명할 수 있지.






2. 렘제트




렘제트는 마하의 속도를 돌파한 이후
그 이상의 속도를 뚫기위해 고안된 제트엔진임
제트엔진.jpg

원래 제트엔진은 짤과 같이 엔진 입구에서 더 많은 공기를 얻기위해 압축 팬으로 공기를 압축시킴.
왜냐고? 더 압축이 될 수록 더 많은 연소가 가능하기 때문에 엔진의 효율이 올라감


그런데 비행기가 음속을 돌파하고 더 빨라지면 비행기가 워낙 빠르기 때문에
엔진 앞부분의 공기가 찌그러져서 압축이 되버려.


여기서 문제는! 이 압축되는 정도가 압축팬의 압축능력보다 높아서 
오히려 압축팬이 공기압축을 방해하는 역할을 해버려. 


그래서 이 압축팬을 떼어버리고 압축팬을 구동시켜주는 터빈도 버린 엔진이 바로


'렘제트 엔진'이야
램제트.png

짤로만 봐도 매우 간단하지?


하지만 렘제트엔진은 그 원리 특성상 마하 이상의 속도에서만 효율이 나오기 때문에


아음속 비행에서는 사용하지 않아.


1부에서 소개한 블랙버드의 경우 엔진이 초음속에서는 렘제트 엔진으로 변신하다고 하더라.
(램제트 똥구멍 부분의 노즐모양이 확산형인걸 기억해줘)




3.확산 노즐
노즐.png 
원래 노즐이란 관로를 좁게해서 발사되는 유체속도를 증가시켜서
앞서 말했던 유체가 가지는 힘(mv)을 증가시켜 줄 수 있어.


쉽게 예를 들어 설명하자면 일게이들이 입을 오므려 바람을 불면 센 바람이 나가고
입을 벌려 똑같이 바람을 불면 바람이 약하게 나가는 것과 같은 원리야.




(조금 더 알고싶은 문돌이 들을 위해)
왜 속도가 늘어나냐?
'유체가 단위시간 1초에 얼마나 흐르나'를 의미하는 용어를
'유량'이라고 불러
이 유량은 유체가 흐르는 단면적과 그 속도의 곱으로 나타나지.


유량.png



하지만 유량은 관로에서 구멍이 나거나 유체가 사리지지 않는 한 항상 일정해야해
질량 보존의 법칙 들어봤지? 그 법칙에 뿌리를 둠.
( 압축성, 비압축성 유체에 따라 살짝 다르지만 언급 안하겠음) 


여튼 여기서 유량Q는 일정한데 단면적 A가 작아지니까
유량을 일정하게 하기 위해 결과적으로 유체의 속도V가 증가하는거야.


아무튼! 공기와같은 유체가 좁아지는 노즐을 지나가게 되면 속도가 빨라져
그런데  계속 빨라지다가  
 누구를 만나게됨.


엿.gif

마하(음속): 어머! 안녕?~ 또 만났네?


씨발련아.jpg

공돌: 하.. 이 씨발련이 또 지랄이네


노즐로 유체의 속도를 증가시킬 수 있긴 한데
음속에서 더이상 올라가지가 않는다 이기야!
마치 아무리 빨라도 빛의 속도를 못넘는 것 처럼...


그러다가 스웨덴의 한 공학자가 발견을 하게됨


노즐2.jpg

바이킹 게이: 야 노즐똥꼬부분 에서 다시 확장시켜주니까 유체가 미친듯이 팽창하면서
음속년 보지를 뚫어버리더라!


요시! 이걸 연구해 이것만 연구 하면 초음속, 우주 시대다!
공부하는 학자.gif

아~ 일반노즐에서는 공기가 속도가 증가하지만
음속이 되면 더이상 증가 안하고 
관로를 확장을 시켜주면 폭발하듯 팽창하면서 초음속으로 뛰쳐나가는구나!
그런데 왜냐고??
원리는 글로 설명하기에 ㄹㅇ 복잡하기에 생략함.  
이정도만 알고가라


그래서 나오게 된 확장형 노즐 일명 '로켓 노즐'


로켓 노즐.jpg



이 로켓 노즐로 같은양의 연료로 더 큰 추력을 가질 수 있게 되었다!
.
.
.
.
.






정부:그...연구소 쪽에서 거..로켓 뭐 연구 넘어온거 없어요?


공돌:아 예! 습.. 그 지금 그 해법을~~
지금막 연구중에 있습니다 하하
그런데 ... 연구를 하다보니 말입니다
지구를 뺑뺑 돌려면 속도가 막 초속 7.5km는 돼야한다고 얘기를 합니다.


정부:아 그래요? 그럼 속도 그 까지 올리는 방법좀 알아봐줘요


공돌: 그은 데 이...속도에 관련해서는... 그렇게 갑자기 무지막지 하게 올려버리면... 
그 효율이 좀.. 떨어지는...그런 경향이 있어요~?


정부:에~ 뭐 효율이 뭐 떨어지면 어때요


공돌: ㅎㅎ 또 공학이라는게 또 ㅎ그렇지 않기 때문에 ㅎ;;;


다 일하는거 멈춰.gif



정부: 아.... 공학도들이 이해를 못한다...... 그래... 공학도가 기분나빠하면 안되지..
아 내가 잘못했네.. 아 내가 아주 크~~ㄴ 실수를 할 뻔 했어 우리, 우리 공학도찡들 아주 대단하시네~
한나라의 일개 정부가 아주 정말 공학도들을 아주 불쾌하게 할뻔 했네
내가!! 내가아주 큰 실수를 할 뻔 했구만!
거 공학도 기분나빠할 수 있으니까 다 하는일 다 그만! ㅆㅂ 


내 얘기 똑바로들어!


효율이 계속되면은 그게 진리인 줄 알아요.


효율만 맞춰주다 보면 우리가 일을 못한다고.. 알았어요?
미국(소련)한테 지면 다 뒤지는거야.
(여기서 말하는 효율은 기계적 효율이나 그런 것 뿐만 아니라 경제적인 모든것을 아우르는 말)
.
.
.
.
.
.
.
공돌: 하 씨발.. 납땜하러 가자..
어떻게든 우주로 띄워 올려!
그리고 아까 하던거 가져 와봐.
.
.
.
.
.




망치 망치.gif

씨발....






그렇게 효율은 내다버리고 속도만을 추구하는 연구가 진행됨.


이론은 구축됬다! 이제 추진문제만 해결하면 된다!


로켓공학의 시작






---------3부---------
노잼주의
3부 링크 -http://www.ilbe.com/8829433763








----------4부-----------


브금 갈아타자 게이들아!










우주.gif



이제 우주로 올라선 인류.  태양계 에서 가장 가까운 달로 눈을 돌린다.




지구와 달사이의 거리. 약 35~40만 km


거리.png



빛으로도 1초 이상 걸리는 거리




1961년 5월 25일
존 Fuck 캐나다.jpg

존 F. 케네디: 달 표면에 성조기를 꽂겠다.




그러나 어떻게 달까지 갈 것인가, 고질적인 연료문제.


제1 우주속도로 우주선을 궤도로 올려놓는것만 해도 힘들었으며
달에 착륙시 역추진 엔진 연료, 다시 달 궤도로 올라올 추진연료를 생각하면
앞길이 막막하다..


그때 등장한 아이디어.


물리.jpg

중력을 이용하자!


일명 플라이바이또는 스윙바이


중력 가속.jpg



간단히 설명하자면
실제로 우주공간에는 각 천체들의 중력들이 서로 작용하면서 복잡한 흐름을 만들어 내는데
물체가 그 흐름을 지나면서 가속이 될 수도, 방해를 받을 수도 있다는 말이지.




이거 가능하겠노?
즉시 연구하라 이기야!






공부하는 학자.gif



계산.gif 
스윙바이.jpg

.
.
.
.




Simulating...
Yes! it's possible




이렇게 공학자들의 중력, 달의 중력을 이용해 적은 연료로도
큰 힘을 들이지 않고 우주를 항해할 수 있는 방법을 알게 되었어.


뿐만아니라 달을 넘어서 다른 태양계 행성을 향해 항해할 때도 
이렇게 일종의 중력 지름길을 계산하게 되었지.




우주 하이웨이.jpg

이 중력의 지름길을 '우주의 고속도로'라고 해.


   1969년 7월 16 플로리다 주 케네디 우주센터에서 발사된 아폴로 11호
1969년 7월 20일 불과 3일만에 닐 암스트롱은 달 표면에 발자국을 찍게 된다.


닐 암스트롱.jpg



근데 뭔가 이상함을 느낀 일게이들.


wtf.gif



what the fuck?? 
달까지 38만km, 3일만에 도착했다고?
그럼 속도는 얼마 ?
평균속도 초속 1.46 km !
100번 양보해서 첫날, 마지막날은 지구, 달에서 궤도위에 뺑뺑이 돌았다고 해도


평균속도  초속 4.39km. 약 마하 14


지구 궤도로 올리는데 필요한 속도 약 초속 7.8km (제 1우주속도)
지구 중력권을 탈출하는데 필요한 속도가 약초속 10.5km(제 2우주속도)
태양 중력권을 탈출하는데 필요햔 속도가 약초속 12.4km(제 3 우주속도)


뭔가 이상하다!


사실 이 개념을 모르는 사람에게 설명하기는 엄청 어려움




저 탈출 속도는 지구에서 공따위(추진력이 없는 물체)를 던졌을때의 최소로 요구되는 속도야.


다시 말해 추진력이 있어서 초속 1m/s로 솟아오를 수만 있다면 지구를 탈출할 수 있다는 말.
예를들어 우주 열기구를 생각 해 보자.


우주 열기구.jpg



우주열기구는  절대 속도가 마하를 넘어가지 않지만 몇가지 장비만 추가하면 지구궤도로도 올릴 수 있어


게다가 속도는 상대적이기 때문에 관측자에 따라서도 달라지지


1, 2부에서는 이런 세세한 것들 설명해 줄 필요가 없었어
왜냐하면 관측자가 모두 지구에 속해있었으니까.
이제는 다름.


제3 우주속도도 태양을 기준으로 하면 초속 42km 지만
지구의 공전속도가 초속 30km이기 때문에 지구관점에서는 12km 라고 하는거야.
 이쪽 영역에 관련해서는 매우 복잡하니까 이정도만 하고 넣어감.


그럼 나오는 질문은


Q:그럼 대체 왜 로켓을 그렇게 빠른속도로 발사시킨거임?


A:(내생각) 당시에는 무거운 발사체를 천천히 지속적으로 추진할 수 있는 기술도 없었고
상승하면서 생길 수 있는 변수들과 공기저항등을 생각했을때 그나마 제일 효율적인 방법이
폭발적임 힘으로 로켓을 쏘아올리는 방법이 최선이었던 거지.
[신고하기]

댓글(0)

이전글 목록 다음글

제목 내용