A.T.H. Tekið af http://www.gardaskoli.is/stjornur/geimur.htm

Geimfer ðir
Maðurinn hefur alla tíð verið forvitinn um það sem í geimnum er og hvernig þessi fjarlægi heimur lítur út. Allskonar hugmyndir voru uppi um það hvernig hægt væri að kanna geiminn svo enginn vafi væri á því hvað leyndist þarna uppi. Sumum datt í hug að byggja nógu langan stiga svo hægt væri að klifra upp, öðrum datt í hug að einfaldlega væri hægt að skjóta mönnum þarna upp. Geimferðir urðu efni í margar vísindaskáldsögur. Jóhannes Kepler skrifaði fyrstu söguna þeirrar tegundar. Vísindaskáldsagan Somnium (svefn) fjallaði um anda sem flytja fólk frá jörðinni til tunglsins. Aðeins var hægt að fara á hinni myrkvuðu stund er skugga ber brú á milli jarðar og mána. Í kjölfarið á þessari sögu áttu margar eftir að koma. Cyrano de Bergerac skrifaði t.d. eina af þeim hugvitsamari vísindaskáldsögum sem skrifaðar voru á 17 öldinni. Í bókum sínum fór hann til tunglsins og sólarinnar og fann upp ýmsar leiðir til þess að komast til og frá hinum ýmsu stöðum sem hann heimsótti, svo sem eldflaugar og sólknúna þotuhreyfla. Cyrano de Bergerac vissi áreiðanlega ekki að þegar hann nefndi eldflaugina, hafði hann rambað á einu nothæfu aðferðina til að knýja skip áfram í lofttómi. Margir aðrir menn skrifuðu bækur sem heilluðu heiminn s.s. Júlíus Verne (Frá jörðinni til tunglsins) og H.G. Wells (Innrásin frá Mars).

Allar þessar bækur höfðu mikil áhrif á fólk, sérstaklega sögur Júlíusar Verne og H.G. Wells. Saga Júlíusar Verne “Frá jörðinni til tunglsins” (skrifuð seint á 19 öld) var í raun eins og verkfræðileg áætlun um geimferð, þar sem horfst var í augu við tæknileg vandamál og gerð heiðarleg tilraun til að leysa þau. Eftir sögu H.G. Wells “Innrásin frá Mars”, var flutt eftirminnilegt leikrit í útvarpi og þótti leikritið það trúlegt menn trúðu því að í raun væri hafin innrás frá Mars.

Árið 1783 fór fyrsti loftbelgurinn á loft með fólk sem var staðráðið í að komast til tunglsins. Fólkið komst fljótt að því að það voru takmörk sett. Eftir að hafa ferðast aðeins einn hundraðþúsundasta af leiðinni var loftið orðið kalt og fólkinu orðið erfitt um andardrátt. Nokkru hærra eða 8-10 km. yfir jörðu beið þeirra meðvitundarleysi og dauði. Vísindamenn gerðu sér grein fyrir því að það var alls ekki auðvelt að komast út í hinn lofttóma geim.

Um aldamótin síðustu var í Sovétríkjunum heyrnarlaus kennari að láta sig dreyma um himingeiminn. Hann hét Konstantín E. Tsíolkovsky, og var mikill áhugamaður um vísindi, enda þótt hann væri að mestu sjálflærður hafði hann góð tök á eðlisfræði og stærðfræði. Eftir nokkur afskipti af loftförum heillaðist hann af þeim viðfangsefnum, sem leysa þarf til að geta farið út í geiminn. Hann varð einna fyrstur til að skilja að með eldflauginni var fengið tæki til að komast burt frá jörðinni. Þegar árið 1898 hafði hann fundið þau stærðfræðilegu undirstöðulögmál sem gilda um hreyfingar eldflauga og smíði allra geimfara er byggð á.

Á meðan fyrstu flugvélarnar voru að svífa sína fyrstu metra, þá var Tsíolkovsky að hugsa um gervihnetti, sólarorku, geimbúninga og notkun jurta til að framleiða fæðu og nýtt súrefni og einnig hvernig það væri að baða sig í þyngdarlausu geimskipi. Hann gerði stórar áætlanir um landnám sólkerfisins.

Hinumegin við Atlantshafið, í Bandaríkjunum var maður að nafni Robert Goddard að hugsa um sömu hluti. Hann hafði lesið skáldsögu H.G. Wells “Innrásina frá Mars” er hann var barn og gat ekki hætt að hugsa um geiminn síðan. Hann byrjaði að hugsa um þessa hluti fyrir alvöru þegar hann var 17 ára og var að lesa eðlisfræði við Clark háskólann. Hann tók þegar að hugsa að besti kosturinn væri að nota fljótandi súrefni og vetni sem eldsneyti. Árið 1911 varð hann doktor í eðlisfræði, 28 ára að aldri. Árið 1916 bað hann Smithsonian stofnunina um styrk til að smíða tilraunaflaug. Hann fékk 5000.- dali. Fyrsta eldflaugin hans komst ekki á loft vegna eigin þyngdar og sama með þær næstu sem á eftir komu. Goddard snéri sér alfarið að smíðum eldflauga eftir þetta og fékk styrk til þessarar vinnu sinnar. Í Nýju Mexíkó reisti hann glæstan skotpall og vann að smíði eldflauga þar. Hann smíðaði tugi eldflauga og skaut þeim á loft með mismunandi árangri. Við hverja flaug uppgötvaði Goddard nýja galla og nýjar lausnir. Merkasta uppfinning hans var snúðlubúnaður sem gerði það að verkum að jafna flug flaugarinnar á lofti. Þessi búnaður skipti sköpum og með honum náði Goddard nær fullkomnum flugtökum.

Geimkönnun innifelur í sér könnun á öllu því sem finnst í geimnum allt frá geimryki upp í stærstu plánetur sólkerfisins sem og sólina sjálfa.

Á sjötta áratugnum opnaðist síðan öld geimkönnunar. Á þeim fáu árum sem hafa liðið síðan hafa ómönnuð og síðan mönnuð geimför farið út fyrir mörk andrúmslofts jarðarinnar og lent á öðrum hnöttum. Geimför hafa síðan kannað sólkerfi okkar og jafnvel farið út fyrir endamörk þess.

Þótt stutt sé síðan fyrst var farið að kanna geiminn þá er langt síðan byrjað var að þróa geimför. Löngu áður en tæknin hafði þróast til þess að hanna geimför höfðu vísindin sýnt fram á að fræðilega var þetta hægt. Lykillinn að geimkönnun lá hinsvegar í framleiðslu eldflauga, sem gerðu það mögulegt að hægt var að komast út fyrir andrúmsloft jarðarinnar. Þegar því takmarki var náð þurfti að hanna ýmis tæki til að kanna margvíslega hluti í geimnum. Slík tæki þurftu að geta kannað það sem kunni að finnast í geimnum, sem og að geta flutt upplýsingar og myndir til jarðarinnar. Til þess að menn gætu komist af í geimnum þurfti einnig að hanna sérstakan búnað sem gerði þeim kleyft að lifa í lofttæmi, þyngdarleysi og geislun.

Grunnhugmyndin að eldflaugum er sú að þegar eldsneyti brennur í flauginni þá myndast mikill þrýstingur, þessi þrýstingur ýtir flauginni frá jörðinni. Sé þessi þrýstingur nægur þá nær flaugin að yfirvinna þyngdaraflið og komast út fyrir það. Geimfar sem komið er á tiltekinn hraða í geimnum milli reikistjarnanna heldur honum og settri stefnu þar til (og ef) einhver massi (t.d. reikistjarna) togar það til sín, ef ekkert er að gert. Þá eru tveir möguleikar, annaðhvort togar massinn geimfarið alveg til sín og þá verður árekstur eða geimfarið sneiðir rétt framhjá honum og þýtur með auknum hraða í boga framhjá massanum. Þetta er samkvæmt fyrsta lögmáli Newtons.

Meirihluti eldflauganna er eldsneytistankur. Þegar hann er orðinn tómur þá þarf að losna við hann og þá er hann látinn detta af flauginni.


Geimumhverfið

Með því fyrsta sem uppgötvað var með gervihnöttum var það að mikið er af hlöðnum ögnum í segulsviði jarðarinnar. Áður höfðu sovésk tæki fundið vísbendingar sem bentu til þessa, en það var bandaríska gervitunglið Explorer 1 sem staðfesti að jörðin er umvafin svokölluðu Van-Allen belti, nefnt eftir vísindamanninum sem hannaði tækin um borð í Explorer 1 og túlkaði það sem úr þeim kom. Aðrir eiginleikar í geimnum fundust einnig í þessum fyrstu könnunum. Sumir komu á óvart aðrir ekki. Þessir eiginleikar eru; svokallað þyngdarleysi (þyngdarleysi er í raun ekki réttnefni því að í raun verkar þyngdarkraftur úti í geimnum, en hann er svo miklu minni en á jörðinni að talað hefur verið um þyngdarleysi), mikil geislun og hætta á litlum loftsteinum. Taka þurfti tillit til allra þessara þátta í þróun geimkönnunar.

Geimöldin

Upphaf geimaldar er talið hafa verið 4 okóber 1957, þegar Sovétmenn sendu á loft fyrsta gervitunglið, Sputnik 1. Nokkrum mánuðum síðar, eða 31 janúar 1958, komst á loft fyrsta bandaríska gervitunglið, Explorer 1. Eftir þetta hefur þróunin haldið áfram hröðum skrefum.

Könnun á himinhnöttum sólkerfis okkar byrjaði skömmu eftir að fyrstu gervitunglin komust á braut um jörðu. Bæði bandarískir og sovéskir geimverkfræðingar stefndu á tunglið. Fyrstu sovésku flaugunum (1958) mistókst. Nokkrum bandarískum flaugum mistókst einnig, þrátt fyrir að tvær þeirra (Pioneer 1 og 3) næðu 100.000 km út í geim áður en þær féllu aftur til jarðar. Fyrsti könnuðurinn sem slapp út fyrir þyngdarsvið jarðarinnar var sovéska geimfarið Luna 1 (skotið upp 2. janúar 1959) sem fór framhjá tunglinu og hélt áfram út í geiminn. Tveimur mánuðum síðar var Pioneer 4 skotið frá jörðu og fór sömu leið. Seinna annaðhvort rákust sovésk geimför á tunglið eða fóru framhjá því og náðu að senda myndir af skuggahlið tunglsins til jarðarinnar. Sovéskir geimvísindamenn eiga einnig heiðurinn af fyrstu mjúku lendingunni á yfirborði tunglsins. Það var Luna 9 sem lenti þar þann 3 febrúar 1966. Farið lenti á svæði sem kallað er Stormhafið og sendi myndir af nánasta umhverfi sínu. Sendingarnar stóðu í þrjá daga. Það mikilvægasta sem þessi lending sýndi var að yfirborð tunglsins var nógu þétt í sér til að bera slíkt far. Fram að þessu höfðu margir vísindamenn haldið að yfirborð tunglsins væri duftkennt og að geimfar sykki ofan í það. Þessi staðfesting á gerð yfirborðsins var nauðsynleg til að hægt væri að senda mannað far til tunglsins. Sovétmenn sendu þó aldrei mannað far til tunglsins eins og Bandaríkjamenn. Aftur á móti sendur þeir seinna röð ómannaðra geimfara til að kanna tunglið. Bandaríkjamenn notuðu 2 gerðir ómannaðra geimfara við könnun tunglsins, þær voru kallaðar Surveyor og Ranger. Hlutverk þeirra var að safna eins miklum upplýsingum um aðstæður á tunglinu og hægt væri áður en mannað far sigldi í kjölfarið. Það höfðu bandaríkjamenn sett sér að gera fyrir lok 7. áratugarins. Eftir byrjunarörðugleika við Ranger förin báru þau að lokum árangur. Þrjú þeirra sendu samanlagt tæplega 13.000 ljósmyndir af yfirborðin tunglsins áður en þau brotlentu á því. Þrátt fyrir þetta var nauðsynlegt fyrir Bandaríkjamenn að lenda fari mjúklega á tunglinu, eins og Sovétmenn höfðu þegar gert, til þess að undirbúa mannað geimfar. Á árunum 1966 til 1968 heppnuðust 5 af 7 ferðum Sureveyor faranna. Fjögur þeirra lentu mjúklega á stað sem ætlað var að fyrsta mannaða farið lenti.



Sovétríkin beindu þremur flaugum til Mars árið 1960, en öllum mistókst, sú síðasta olli manntjóni þegar hún sprakk á skotpallinum. Fyrsta Mars könnuðinum sem tókst ætlunarverk sitt var bandaríska geimfarið Marnier 4, árið 1964. Tvær aðrar geimflaugir flugu framhjá og annað komst á braut. Það var þó ekki fyrr en 1976 sem Viking tókst að lenda á Mars.

Sovétríkin sendu tvö geimför til Fóbos (tungl Mars) árið 1989 en annað varð stjórnlaust rétt eftir skotið og samband við hitt rofnaði skömmu eftir að það byrjaði að senda upplýsingar frá braut Mars.

Þeim sovésku geimförum sem send voru til Venusar mistókst í fyrstu og urðu Bandaríkjamenn fyrstir til að komast til reikistjörnunnar. Það var Marnier 2 árið 1962. Seinna sendi sovéska geimafarið Venera, upplýsingar til jarðar og Marnier 5 sendi mælingar þegar það flaug framhjá Venus. Árið 1971 lenti sovéskt geimfar á yfirborði Venusar en skemmdist eftir skamma stund. 1975 tókst lending betur á Venusi. Árið 1978 sendu tveir bandarískir könnuðir upplýsingar um andrúmsloftið og landslagið og tveir sovéskir könnuðir kortlögðu norðurhluta reikistjörnunnar með radar árið 1983.

Einu ferðirnar til Merkuríusar voru flug Marnier 10 framhjá reikistjörnunni 1974 og 1975. Sendar voru myndir og mælingar frá geimförunum.

Fyrstu ferðirnar til Júpíters voru Pioneer 10 og 11, sem skotið var árin 1972 og 1973. Það tók hvort þeirra meira en 2 ár að komast á ákvörðunarstað áður en þau héldu áfram út í sólkerfið. Mælingar þeirra og sérstaklega myndir greiddu götu Voyager geimfaranna sem skotið var á loft 1977. Voyager 1 og 2 uppgötvuðu nýja hluti í kerfi Júpiters, s.s. ný tungl, hringi um Júpíter og eldvirkni á Io, tungli Jupiters.

Saturnus fékk sína fyrstu heimsókn frá Pioneer 11 árið 1979 og árið eftir fóru bæði Voyager förin framhjá reikistjörnunni, könnuðu umhverfið, andrúmsloftið, fylgitungl og stórfenglega hringi Satúrnusar.

Voyager 2 hélt áfram og varð fyrsta geimfarið sem náði til Úranusar árið 1986, og til Neptúnusar árið 1989. Þetta gerir Plútó einu reikistjörnuna sem ekki hefur fengið heimsókn frá geimkönnunarförum jarðarinnar.

Mannaðar Geimferðir

Mest spennandi og ögrandi hliðar geimkönnunar hafa verið mannaðar geimferðir. Skömmu eftir fyrstu geimskotin byrjuðu bæði Sovétmenn og Bandaríkjamenn að vinna við mönnuð geimför. Eftir nokkur ómönnuð reynsluflug árin 1960 og 1961, skutu Sovétmenn upp fyrsta mannaða geimfarinu, Vostok, 12 apríl 1961. Geimfarinn var 26 ára gamall Rússi, Yuri Gagarin. Geimfar hans fór heilan hring um jörðu og lenti síðan örugglega hjá rússnesku samyrkjubúi. Áður höfðu Sovétmenn sent hund út í geiminn. Eftir þennan sigur Sovétríkjanna lýsti J.F. Kennedy forseti Bandaríkjanna því yfir að Bandaríkin myndu senda mannað geimfar til tunglsins fyrir lok áratugarins.

Geimstöðvar

Á 8. áratugnum sneru bæði Bandaríkjamenn og Sovétmenn sér að því að byggja geimstöðvar og senda þær á sporbraut umhverfis jörðina. Bandaríkjamenn sendu Skylab og Spacelab í slíkar ferðir. Sovétmenn hafa notað Salyut- og Mirstöðvar og Soyus för og slegið hvert dvalarmetið á fætur öðru í geimnum. Samvinna tókst síðar með þessum tveimur þjóðum og hafa geimfarar frá öðrum þjóðum einnig farið í slíkar ferðir. Reynslan úr þessum löngu geimferðum er ein forsenda þess að senda megi mannað geimfar til Mars. Reyndar hafa ekki aðeins Bandaríkjamenn og Sovétmenn staðið að geimkönnun aðrar þjóðir s.s. Kínverjar og Evrópumen hafa einnig rannsakað geiminn. Hlutur Bandaríkjamanna og Sovétmanna er þó stærstur í þessari þróun.


Þetta er fróðleikur um geiminn hvað finnst ykku um hann?