Vraag 6Ruimtepuin
Schreef je op papier? Maak een foto van je uitwerking op papier. Je foto blijft privé en de nakijker leest hem. Zet je naam er niet op.
Hoe pak je dit aan?
- Bedenk eerst welke energie de stuwraket moet leveren, en hoe het rendement daarbij een rol speelt.
- Gebruik het rendement om te bepalen hoeveel chemische energie de brandstof dan moet bevatten.
- Reken met de stookwaarde om te zien hoeveel kilogram brandstof die energie oplevert.
- Zet de brandstofmassa naast de massa van de satelliet om over haalbaarheid te oordelen.
Hier verliezen leerlingen punten
- Vergeet niet het rendement in de berekening te verwerken, want de brandstof levert meer energie dan de arbeid die je nodig hebt.
- Laat je tussenstappen zien met eenheden, zodat duidelijk blijft welke grootheid je uitrekent.
- Trek een duidelijke conclusie die past bij de vergelijking van de twee massa's, en leg die kort uit.
Met een gratis account wordt je antwoord nagekeken per scorepunt, volgens het officiële correctievoorschrift. Wat je hier typt, blijft bewaard.
De vraag als tekst
Versleten satellieten en brokstukken van gebotste satellieten vliegen als ruimtepuin rond de aarde. In 2018 heeft een kunstenaar geprobeerd om mensen bewust te maken van dit ruimtepuin, dat vanaf de aarde onzichtbaar is. Hij heeft met lasers vanaf de grond de positie van ruimtepuin op hoogtes tussen 2,0·10 5 m en 2,0·10 7 m aangeduid. Zie een artist’s impression in figuur 1. figuur 1 In 2009 vond de eerste botsing tussen twee satellieten plaats. Door deze botsing ontstonden veel brokstukken die nu nog om de aarde cirkelen. De baansnelheid van een van de satellieten in zijn cirkelbaan voor de botsing was 7,75·10 3 m s − 1 .
Om botsingen te voorkomen wordt figuur 2 tegenwoordig al vóór de lancering van nieuwe satellieten nagedacht over het opruimen ervan aan het einde van de levensduur. Een mogelijke oplossing voor een geostationaire satelliet is om hem aan het einde van zijn leven naar een speciale baan om de aarde te brengen: de kerkhofbaan. Zie figuur 2. Deze figuur is schematisch en niet op schaal. Voor de overgang van de geostationaire baan naar de kerkhofbaan moet 7,0 MJ arbeid worden verricht. Deze arbeid wordt geleverd door een stuwraket die brandstof verbrandt met een rendement van 64% . De brandstof die wordt gebruikt, heeft een stookwaarde van 19,4∙10 6 J kg −1 . De orde van grootte van de massa van een kleine satelliet is 100 kg .
Voer de volgende opdrachten uit: − Bereken hoeveel kilogram brandstof nodig is om de satelliet in de kerkhofbaan te krijgen. − Leg uit op basis van deze hoeveelheid of dit een haalbare mogelijkheid is.