Hur skjuter vi upp saker i rymden?

Det korta svaret:

Vi skjuter upp saker i rymden genom att placera dem på raketer som har tillräckligt med bränsle – så kallat drivmedel – för att lyfta dem över det mesta av jordens atmosfär. När raketen når rätt avstånd från jorden släpper den satelliten eller rymdfarkosten.

Vi skjuter upp satelliter och rymdfarkoster i rymden genom att placera dem på raketer som innehåller tonvis med drivmedel. Drivmedlen ger raketen tillräckligt med energi för att den ska kunna lyfta bort från jordens yta. På grund av dragningskraften från jordens gravitation behöver de största och tyngsta rymdfarkosterna de största raketerna och mest drivmedel.

Rymdfarkosten GRACE Follow-On sköts upp i omloppsbana i maj 2018. Credit: NASA/Bill Ingalls

Hur lyfter en raket?

För mer än 300 år sedan lade en vetenskapsman vid namn Isaac Newton fram tre grundläggande lagar som beskriver hur saker och ting rör sig. En av lagarna säger att för varje handling finns det en lika stor och motsatt reaktion. Detta är den viktigaste idén bakom hur raketer fungerar.

Kredit: NASA/JPL-Caltech

Om du ser bilder eller videoklipp av en uppskjutning ser du avgaser strömma ut från raketens botten. Avgaser är flammor, heta gaser och rök som kommer från förbränningen av raketens drivmedel.

Avgaserna pressas ut från en raketmotor ner mot marken. Det är handlingskraften. Som svar börjar raketen röra sig i motsatt riktning och lyfter från marken. Det är reaktionskraften.

När en raket väl startar, kommer den att fortsätta att gå?

Det är inte så enkelt. Jordens gravitation drar fortfarande ner på raketen. När en raket förbränner drivmedel och trycker ut avgaser skapas en uppåtriktad kraft som kallas dragkraft. För att starta behöver raketen tillräckligt med drivmedel så att dragkraften som driver raketen uppåt är större än gravitationskraften som drar ner raketen.

Kredit: NASA/JPL-Caltech

En raket måste kunna accelerera till minst 17 800 mil i timmen – och flyga ovanför större delen av atmosfären, i en krökt bana runt jorden. Detta garanterar att den inte kommer att dras tillbaka ner till marken. Men vad som händer härnäst är olika, beroende på vart du vill åka.

Hur man kretsar runt jorden:

Säg att du vill skjuta upp en satellit som kretsar runt jorden. Raketen startar och när den kommer till ett visst avstånd från jorden släpper den satelliten.

Kredit: NASA/JPL-Caltech

Satelliten förblir i omloppsbana eftersom den fortfarande har momentum – den energi som den tog upp från raketen – som drar den i en riktning. Jordens gravitation drar den i en annan riktning. Denna balans mellan gravitation och drivkraft gör att satelliten fortsätter att kretsa runt jorden.

Kredit: NASA/JPL-Caltech

Satelliter som kretsar nära jorden känner ett starkare drag från jordens gravitation. För att hålla sig i omloppsbana måste de färdas snabbare än en satellit som kretsar längre bort.

Den internationella rymdstationen kretsar omkring 250 mil över jorden och färdas med en hastighet på cirka 17 150 mil i timmen. Jämför det med satelliterna för spårning och dataöverföring, som hjälper oss att få information till och från andra NASA-uppdrag. Dessa satelliter kretsar på en höjd av mer än 22 000 miles och färdas mycket långsammare – cirka 6 700 miles i timmen – för att behålla sin höga omloppsbana.

Kredit: NASA/JPL-Caltech

Hur man tar sig till andra planeter:

Om du försöker ta dig till en annan planet behöver du en raket som rör sig snabbt för att övervinna jordens gravitation. För att kunna göra det måste du öka hastigheten till cirka 25 000 mph. Men du måste också räkna ut den bästa tiden att lämna jorden för att ta dig till den planeten.

Till exempel når Mars och jorden sitt närmaste avstånd till varandra ungefär vartannat år. Detta är den bästa tiden att åka till Mars, eftersom det krävs minst mängd drivmedel och tid för att ta sig dit. Men du måste ändå skjuta upp din raket vid rätt tidpunkt för att se till att rymdfarkosten och Mars kommer till samma plats vid samma tidpunkt.

Du måste också planera dina resor noggrant om du vill resa till det yttre solsystemet. Om du till exempel ska skicka en rymdfarkost för att studera Saturnus, vill du då stöta på Mars och Jupiter på vägen dit?